СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЧКИ ПОДВОДА ЭНЕРГИИ В СЕТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК H02J3/06 H02H7/26 

Изобретение относится к способу и устройству для контроля точки подвода энергии в сети энергоснабжения, в частности, в области низкого напряжения. Несколько первых и вторых узлов подключены или установлены с возможностью подключения к указанной точке подвода энергии, причем соответствующий узел представляет собой производителя энергии, потребителя энергии или производящего потребителя.

В настоящем описании первые узлы это узлы, которые имеют средства связи и могут взаимодействовать с устройством, обеспечивающим выполнение способа. Вторые узлы это узлы, которые не имеют средств связи и поэтому не могут взаимодействовать с устройством, обеспечивающим выполнение способа.

Под производящим потребителем следует понимать компонент, который способен производить энергию и подавать ее в сеть энергоснабжения, а также способен потреблять энергию и забирать ее из сети энергоснабжения, например, приводимые в движение с помощью электрического тока транспортные средства, которые для зарядки аккумулятора способны забирать энергию из сети энергоснабжения или отдавать энергию из аккумуляторов в сеть энергоснабжения в часы пиковых нагрузок.

Через (центральную) точку подвода энергии сети энергоснабжения может быть подключено множество электрических нагрузок или источников. Нагрузки и источники представляют собой узлы в смысле настоящего изобретения. Например, к одной такой точке подвода энергии может быть подключено несколько зарядных станций для электрических транспортных средств, и/или фотоэлектрических систем, и/или генераторов. Как правило, не все узлы одновременно активны с максимальным потреблением или отдачей мощности, поэтому точка подвода энергии в сети энергоснабжения часто рассчитывается таким образом, что суммарная, максимально возможная потребляемая или отдаваемая мощность (соответственно потребление или отдача тока) для всех узлов превышает максимально возможную или допустимую мощность (соответственно ток) в точке подвода энергии. Устройство защиты в точке подвода энергии, например в виде плавкого предохранителя или контактного предохранителя, обеспечивает невозможность превышения максимально допустимой мощности в точке подвода энергии. Устройство защиты срабатывает не позднее, чем происходит превышение заданного максимального тока и размыкает, таким образом, электрическое соединение узла, подключенного к точке подвода энергии, с сетью энергоснабжения.

Чтобы избежать внезапного срабатывания устройства защиты, в самом простом случае отдельные узлы, подключенные к точке подвода энергии, рассчитываются таким образом, чтобы максимальное потребление или отдача тока для всех узлов в принципе оставалась ниже заданного максимального тока в точке подвода энергии. В этом случае не требуется какого-либо управления. Правда, такого рода конструктивное исполнение является неблагоприятным исходя из стоимостных соображений.

Также возможно для управления потокораспределением мощности обеспечить связь между устройством контроля в точке подвода энергии и подключенным к ней узлом. Такой порядок действий оказывается сложным в случае, если узлы и/или устройство контроля в точке подвода энергии относятся к зоне обслуживания различных операторов. Чтобы избежать перегрузки по причине, связанной с взаимодействием между устройством контроля и узлом, необходимо обеспечить отлаженное взаимодействие.

Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для контроля точки подвода энергии в сети энергоснабжения, которые позволяют с высокой надежностью избежать случаев перегрузки в точке подвода энергии, при этом предполагается, что, в то же время, система способна функционировать в режиме, как можно более близком к заданному максимальному току для точки подвода энергии.

Задача решается способом в соответствии с признаками пункта 1 формулы изобретения и устройством в соответствии с признаками пункта 14 формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения соответствуют зависимым пунктам формулы изобретения.

Настоящее изобретение обеспечивает способ контроля точки подвода энергии в сети энергоснабжения, при этом несколько первых и вторых узлов подключено или установлено с возможностью подключения к указанной точке подвода энергии, причем соответствующий узел представляют собой производителя энергии, потребителя энергии или производящего потребителя. В частности, указанная сеть энергоснабжения представляет собой сеть энергоснабжения с низким напряжением. В разных странах величина напряжения для однофазной и трехфазной сети является различной. В Германии напряжение в однофазной сети составляет 230 В, в трехфазной сети 400 В. В других странах, в отдельных случаях, выбраны другие напряжения.

В способе выполняются следующие этапы:

a) регистрация фактического тока, представляющего потребление тока или отдаваемый ток в точке подвода энергии, с помощью устройства измерения и контроля;

b) обработка токовой информации, которая получена от одного из первых узлов и представляет запланированное и/или максимально возможное потребление тока первым узлом или отдаваемый ток первого узла, при этом проверяется выполнение для величины тока в токовой информации заданного критерия в отношении допустимой величины тока в точке подвода энергии;

c) определение допустимой величины тока путем получения разности между заданным максимальным током в точке подвода энергии и фактическим током; и, наконец,

d) передача сообщения, которое разрешает или запрещает первому узлу потребление или отдачу тока, в зависимости от выполнения или невыполнения указанного критерия для первого узла.

Изобретение, кроме того, обеспечивает устройство для контроля точки подвода энергии в сети энергоснабжения, в частности, в области низкого напряжения, при этом несколько первых и вторых узлов подключено или установлено с возможностью подключения к указанной точке подвода энергии, причем соответствующий узел представляет собой производителя энергии, потребителя энергии или производящего потребителя. Устройство включает в себя устройство измерения и контроля для измерения фактического тока, представляющего потребление тока или отдаваемый ток в точке подвода энергии. Предусмотрено устройство связи для обмена данными с первым узлом. Вычислительный блок служит для обработки токовой информации, полученной от одного из первых узлов, которая представляет заданное и/или максимально возможное потребление тока первым узлом или отдаваемый ток первого узла. При этом с помощью вычислительного блока может проверяться, выполняет ли величина тока в токовой информации заданный критерий в отношении возможной величины тока в точке подвода энергии. При этом возможная величина тока может определяться путем получения разности между заданным максимальным током в точке подвода энергии и фактическим током. Устройство связи передает сообщение, которое разрешает или запрещает первому узлу потребление или отдачу тока, в зависимости от выполнения или невыполнения указанного критерия для первого узла.

Предложенный порядок действий позволяет реализовывать динамическое согласование между максимальным током и потреблением или отдачей мощности в точке подвода энергии. Таким образом, с опережением распознаются и устраняются угроза перегрузки, а также проблемные места. Способ позволяет использовать такое обстоятельство, что в будущем часть потребителей и/или поставщиков тока будут иметь возможность устанавливать связь с устройством в точке подвода энергии. В этом случае, обмен данными предназначен для того, чтобы используя постоянное детектирование фактического тока, разрешить или отклонить потребление или отдачу тока для отдельных узлов, которые хотят подключиться к точке подвода энергии, в зависимости от текущего состояния. Это означает, что узлы запрашивают у точки подвода энергии, возможно ли запланированное ими потребление или отдача тока. На основании фактического тока, полученного в результате измерений, в точке подвода энергии решается вопрос, может ли запрашивающий узел подключиться к точке подвода энергии или нет.

Вместо анализа тока может проводиться также анализ мощности. В последующем описании в местах, где обсуждается обработка данных по току, вместо тока также может рассматриваться мощность.

В противоположность более сложным техническим решениям, известным из уровня техники, в этом случае не происходит управление отдельными узлами с помощью точки подвода энергии или устройства контроля точки подвода энергии. Узлы лишь получают информацию, могут ли они потреблять или отдавать ток и в какой степени. Способ и устройство не оказывают влияния на то, каким образом узлы преобразуют эту информацию. Таким образом, требуется лишь небольшой по объему обмен данными между устройством и запрашивающим узлом. Это делает возможным, в частности, взаимодействие между компонентами различных производителей или находящимися в зоне обслуживания различных операторов. В этом случае можно обойтись без сложных, специальных протоколов связи.

Способ позволяет не допустить возникновение перегрузки, по меньшей мере, из-за первых узлов. В то же время, при этом возможно нахождение вблизи предельных нагрузок для точки подвода энергии, а также уменьшение количества отключений сети из-за перегрузки.

Как ясно из дальнейшего описания, к точке подвода энергии, в дополнение, могут также подключаться такие узлы, которые не могут обмениваться данными с указанным устройством. Учет энергии, которая выводится из точки подвода энергии для потребления или подается в точку подвода энергии вторыми узлами, происходит в неявном виде, с одной стороны, с помощью измерения фактического тока и, с другой стороны, с помощью информации, полученной в результате предшествующего обмена данными и касающейся первых узлов, подключенных к точке подвода энергии, и максимального тока, потребляемого или отдаваемого этими узлами.

При соответствующей конфигурации критерий будет выполнен, если величина тока в токовой информации меньше величины допустимого тока. Если первый узел хочет потреблять ток из точки подвода энергии, посредством токовой информации он передает данные по току, который хочет потреблять. Если эта величина тока меньше разности, определенной как разность между заданным максимальным током и фактическим током, тогда первый узел может быть подключен к точке подвода энергии без возникновения режима перегрузки.

С другой стороны, критерий не выполнен, если величина тока в токовой информации больше величины допустимого тока. В этом случае точка подвода энергии находится в состоянии, близком к предельной нагрузке или уже с предельной нагрузкой. Разность между заданным максимальным током и измеренным фактическим током уже настолько мала, что увеличение потребления тока, на величину, переданную в токовой информации, после электрического подключения, превысило бы максимальный ток в точке подвода энергии. Это привело бы к нежелательному случаю перегрузки.

Описанные выше этапы от а) до d) следует проводить отдельно для каждого первого узла, который хотел бы потреблять или отдавать ток. Таким образом, указанное устройство для точки подвода энергии, которое обеспечивает выполнение настоящего способа, решает для каждого первого узла, может ли он подключиться к точке подвода энергии или нет. Таким образом, передача данных между первым узлом и указанным устройством ограничивается только двумя сообщениями (запросом от первого узла и ответом от устройства первому узлу). Кроме того, динамика потребления или отдачи тока может поддерживаться на низшем уровне благодаря указанному устройству, контролирующему точку подвода энергии.

Для того чтобы в случае угрозы перегрузки была возможность принять решение для отдельных первых узлов об уменьшении их потребления или отдачи тока, предусмотрено хранение токовой информации вместе с идентификатором первого узла. Она может храниться, например, в локальной памяти устройства, реализующего настоящий способ. В качестве альтернативы, точно может использоваться центральное запоминающее устройство сети энергоснабжения, причем в этом случае указанная информация должна передаваться в центральный вычислительный блок центрального запоминающего устройства.

Токовая информация содержит либо величину тока, измеренную первым узлом, либо величину тока, сохраненную в первом узле, либо информацию, представляющую величину тока, причем в последнем случае вычислительный блок точки подвода энергии может делать вывод об указанной величине тока на основе токовой информации. Такой информацией может быть обозначение типа узла, непосредственно связанное с подключенной нагрузкой. Например, может быть предусмотрена база данных, в которой сохраняются подключенные нагрузки компонентов различных производителей. Соответствующая информация может потом использоваться для определения величины тока, которая обычно возникает при работе.

В сообщении, которое разрешает или отклоняет потребление тока или отдачу тока первым узлом, передается максимальный разрешенный уровень потребления или отдачи тока, причем максимальный разрешенный уровень меньше или равен величине тока, содержащейся в токовой информации. Такая конфигурация позволяет устройству, обеспечивающему выполнение способа, разрешить или отклонить запрошенную величину не только в виде просто «да» или «нет», но также передать в качестве максимальной разрешенной величины тока уровень тока, отличающийся от величины тока, содержащейся в запросе первого узла. Например, если первый узел запрашивает потребление тока 50 А, то указанное устройство в качестве максимально разрешенного тока для первого узла может передать величину тока 25 А. Далее первый узел может сам решать, может он выполнить отбор тока 25 А или нет. Точно также в качестве ответа может передаваться коэффициент. Например, «0,6» или «1,3» в качестве ответа на запрашиваемый ток 50 А означает, что может передаваться 30 А (т.е. умножить на 0,6) или 65 А (т.е. умножить на 1,3).

Далее предусмотрено, чтобы электрическое соединение точки подвода энергии с сетью энергоснабжения размыкалось, если измеренный фактический ток достигает или превышает максимальный ток. Это, например, может быть в случае, когда к точке подвода энергии подключено слишком большое количество вторых узлов, которые не обмениваются данными с устройством, выполняющим указанный способ в отношении потребления или отдачи тока.

Также случай перегрузки может возникать, когда, в соответствии с другой конфигурацией, отдельным или всем первым узлам передается сообщение о снижении или прекращении потребления или отдачи тока, если фактический ток достигает пороговой величины тока, которая меньше или почти равна заданному максимальному току. Первый узел при получении такого сообщения может сам решать, уменьшать или прекращать потребление или отдачу тока, поэтому если реакция на запрос не последует, может возникнуть упомянутый случай перегрузки.

В одном варианте осуществления изобретения передача в первые узлы упомянутого выше сообщения об уменьшении или прекращении потребления или отдачи тока может быть выполнена в виде широковещательного сообщения. И напротив, обмен информацией относительно возможности подключения узла к точке подвода энергии для потребления или отдачи тока происходит индивидуально.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, после того, когда первый узел после получения сообщения, разрешающего или отклоняющего потребление или отдачу тока, потребляет или отдает ток в соответствии с заданными в сообщении данными, выполняется проверка, в течение всего времени, является ли рассогласование между величиной тока, полученной из токовой информации, и фактической величиной тока, измеренной вычислительным блоком, в частности, примерно постоянным; причем вычислительный блок при выявлении рассогласования, превышающего заданный порог, заменяет токовую информацию, относящуюся к первому узлу, на токовую информацию, скорректированную в соответствии с фактической величиной тока, которая определена вычислительным блоком. Такие рассогласования могут возникать, например, вследствие динамических характеристик работы первого узла. Кроме того, такие рассогласования также могут зависеть от эффективности. Если первый узел может функционировать, например, только с существенно более низкой эффективностью, например, вследствие внешних обстоятельств, тогда фактическое потребление или отдача тока может отклоняться от ранее согласованной величины тока. Такое рассогласование контролируется устройством, обеспечивающим выполнение способа, и фиксируется в запоминающем устройстве, для того чтобы иметь точное доступное «количество оставшегося тока» для других первых узлов.

На основании разности между фактическим током и совокупностью токовой информации по первым узлам, которые потребляют или отдают ток, делается вывод о потреблении тока или отдаче тока всеми вторыми узлами в совокупности, т.е. узлами, которые неспособны передавать и получать сообщения. Таким образом, могут быть определены статистически флуктуирующие величины тока для вторых узлов. Исходя из статистики флуктуирующей величины тока и измеренной фактической величины тока всех вторых узлов, может быть определена максимальная величина тока, которая может быть выделена для суммы всех первых узлов. Величину тока всех вторых узлов можно определить по разности между фактической величиной тока и величинами тока для всех зарегистрированных первых узлов, хранящихся в запоминающем устройстве.

Кроме того, может быть обеспечено, чтобы максимальный ток точки подвода энергии задавался устройством более высокого уровня в сети энергоснабжения.

Устройство, соответствующее изобретению, помимо упомянутых выше компонентов содержит защитное устройство, которое может размыкать электрическое соединение с сетью энергоснабжения, если измеренный с помощью измерительного устройства фактический ток достигает или превышает максимальный ток.

Кроме того, устройство содержит также другие средства для осуществления описанного выше способа.

Ниже изобретение более подробно поясняется со ссылкой на пример осуществления, представленный на чертежах.

Фиг. 1 - схематическое изображение соответствующего изобретению устройства для контроля точки подвода энергии сети энергоснабжения, к которой присоединены несколько узлов, и

фиг. 2 - блок-схема, которая иллюстрирует порядок выполнения действий способа, соответствующего изобретению.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение соответствующего изобретению устройства для контроля точки ESP подвода энергии сети энергоснабжения EVN. Устройство содержит защитное устройство SG, которое может рассматриваться как комбинация прибора контроля мощности и защитного выключателя. Защитное устройство SG расположено между точкой ESP подвода энергии и сетью энергоснабжения EVN. Только в качестве примера, линия между защитным устройством SG и точкой ESP подвода энергии является трехфазной, вследствие чего к подключенным к точке ESP подвода энергии узлом К11, К12, К13 и К2 подается напряжение 400 В. Линия, соединяющая узлы К11, К12, К13, К2 с защитным устройством SG, также может быть однофазной. В этом случае на узлы К11, К12, К13, К2 может подаваться, например, напряжение питания 230 В. Указанные величины напряжения действительны для сети энергоснабжения низкого напряжения в Германии. В других странах, в отдельных случаях выбраны другие напряжения трехфазной и однофазной сети энергоснабжения, что известно специалистам в данной области техники.

Защитное устройство SG включает в себя защитный выключатель SV, устройство связи КОМ, измерительное устройство ME и вычислительный блок RE. Когда в настоящем описании обсуждается защитный выключатель SV, под защитным выключателем может пониматься управляемый выключатель, а также плавкий предохранитель или контактный предохранитель. Вообще в качестве защитного выключателя рассматриваются такие компоненты, которые в случае прохождения через защитный выключатель SV тока, превышающего заданный максимальный ток, размыкают электрическое соединение точки подвода энергии с сетью энергоснабжения EVN.

Задача измерительного блока ME состоит в том, чтобы регистрировать ток (фактический ток), проходящий через защитный выключатель SV. Этот ток соответствует току, протекающему в точке подвода энергии при потреблении или отдаче тока через узлы К11, К12, К13, К2. Если фактический ток превышает заданный максимальный ток, то защитный выключатель SV либо автоматически, либо под управлением вычислительного блока RE размыкает соединение между сетью энергоснабжения EVN и точкой ESP подвода энергии.

Устройство КОМ связи предназначено для обмена данными с первыми узлами К11, К12, К13. Первые узлы содержат соответствующие средства связи (не показаны). И напротив, второй узел, например узел К2, который не имеет средств связи и поэтому не может осуществлять описанный ниже обмен данными. Второй узел К2 также может быть выполнен таким образом, что он имеет средства связи, но эти средства связи не подходят для взаимодействия с устройством КОМ связи защитного устройства SG.

Связь между защитным устройством SG и первыми узлами К11, К12, К13 может быть проводной или беспроводной. Канал связи на фигуре схематически обозначен L2.

Предпочтительно связь между защитным устройством SG и первым узлом К11, К12, К13 осуществляется на основе открытого стандарта, какого как, например, связь по линиям электропередачи (PLC), Wi-Fi или ZigBee. Предпочтительно связь осуществляется посредством PLC, при этом электрические провода могут использоваться для передачи сигналов данных.

Применение открытого стандарта является целесообразным, так как защитное устройство SG с одной стороны и подключенные к нему первые узлы К11, К12, К13 с другой стороны могут принадлежать различным владельцам или эксплуатирующим организациям, могут быть различных видов или изготовлены различными производителями. Обычно защитное устройство SG эксплуатируется организацией, обслуживающей сеть энергоснабжения EVN, или находится под контролем указанной организации. Первые узлы К11, К12, К13, осуществляющие связь с защитным устройством через канал L2 связи, напротив, часто находятся в распоряжении клиентов организации, обслуживающей сеть энергоснабжения EVN.

Первыми и вторыми узлами K11, К12, К13, К2 являются, например, производители энергии (например, фотоэлектрическая система), потребители энергии (например, заряжаемый аккумулятор электрического транспортного средства), или так называемые производящие потребители. Производящий потребитель - это компонент, который может потреблять энергию, но может и вырабатывать энергию, направляя ее в сеть энергоснабжения. Например, аккумуляторная батарея электрического транспортного средства может использоваться также в качестве источника, например, для снижения кратковременных пиков нагрузки.

Защитное устройство SG может также дополнительно осуществлять связь с центром управления сети энергоснабжения EVN через схематически показанный канал L1 связи, который может быть проводным или беспроводным. Например, через канал L1 связи может задаваться или изменяться заданный максимальный ток, протекающий через точку ESP подвода энергии.

Вычислительное устройство RE обрабатывает данные по фактическому току, зарегистрированному измерительным устройством, а также информацию, передаваемую при осуществлении связи.

Последовательность операций способа контроля точки ESP подвода энергии более подробно поясняется ниже со ссылкой на фиг. 2. При выполнении последовательности действий предполагается, что первые узлы К11, К12, К13, имеющие средство связи для обмена данными с устройством КОМ связи защитного устройства SG, по меньшей мере перед их активацией, т.е. перед потреблением или отдачей тока, запрашивают у защитного устройства SG, какой ток они могут или должны передать.

В последовательности, показанной на фиг. 2, наряду с защитным устройством SG в качестве примера представлены первые узлы К11 и К12 и второй узел К2. Последовательность взаимодействий в хронологическом порядке показана на фиг. 2 сверху вниз. Первый узел K11, потребитель энергии, хочет получить ток, например, 50 А. Названная в качестве примера величина тока 50 А в качестве токовой информации SI в сообщении R(SI_K11) передается защитному устройству SG. Величина тока может соответствовать номинальной или максимальной величине тока узла K11. Также величина тока, которая передается в сообщении R(SI_K11) защитному устройству SG, может быть меньше номинальной или максимальной величины тока, например, если функционирование первого узла К11 может выполняться меньшим током или предполагается, что оно будет выполняться с меньшим током.

Защитное устройство SG (то есть его вычислительный блок RE) проверяет, может ли величина тока, переданная в сообщении R(SI_K11), быть выделена первому узлу К11. Для этого сначала определяется разность между заданным максимальным током, например 1000 А, в точке ESP подвода энергии и измеренным фактическим током в настоящий момент времени. Например, в данное время фактический ток составляет 800 А, следовательно, возможно потребление еще 200 А до возникновения перегрузки. Потребление тока первым узлом К11 может происходить без перегрузки, так как допустимый ток (200 А) больше запрошенной величины тока (50 А). Поэтому в ответе A(MW_K11) защитного устройства SG первому узлу K11 выделяется запрошенный ток 50 А. Это может осуществляться в самом простом варианте посредством бинарной информации, которая соответствует «да» или «нет». Также может передаваться максимальный ток, который может быть получен запрашивающим первым узлом К11, в этом случае 50 А. После положительного ответа первый узел К11 устанавливает потребление тока, SCD1. В то же время защитное устройство SG сохраняет запрошенную первым узлом K11 и, соответственно, разрешенную защитным устройством SG величину тока (50 А) в сочетании с идентификатором первого узла K11.

Далее описанная выше операция также осуществляется первым узлом К12, который, например, хочет получить ток 100 А. Величина тока в виде токовой информации SI первого узла К12 передается в сообщении R(SI_K12) защитному устройству SG. В соответствии с описанной выше проверкой оставшееся количество тока составляет 150 А до возникновения перегрузки. Так как запрошенный ток меньше, чем величина разности между максимальным током и фактическим током, запрос первого узла К12 может быть удовлетворен. Поэтому защитное устройство SG передает в сообщении A(MW_K12) величину тока MW=100 А в качестве допустимого тока. Одновременно защитное устройство SG запоминает запрошенную первым узлом К12 и одобренную защитным устройством величину тока (100 А) в сочетании с идентификатором первого узла К12. Затем первый узел К12 устанавливает потребление тока 100 А.

Вместо передачи в токовой информации величины тока, в защитное устройство SG также может передаваться от первого запрашивающего узла К11, К12 информация, представляющая величину тока. Например, в токовой информации может передаваться идентификатор изготовителя и вид первого узла K11, К12. По таблице, которая, например, сохранена локально в защитном устройстве SG, потом эта информация может присваиваться запрашиваемой величине тока, например, номинальному току.

Защитное устройство SG посредством анализа временной зависимости фактического тока выполняет проверку, являются ли запрошенные первыми узлами К11, К12 величины тока правдоподобными или имеются рассогласования. При систематических рассогласованиях защитное устройство может заменить присвоенную узлу токовую информацию на величину тока, которая была определена. Также могут применяться поправочные коэффициенты. Конкретно, это означает, что, например, первый узел К12, который запросил ток 100 А, фактически получает ток 80 А. В результате фактически требуется, чтобы доступная величина, в качестве количества оставшегося тока до возникновения перегрузки, составляла не 50 А, а 50 А+20 А=70 А. Хотя фактически с помощью устройства защиты определяется только ток, текущий через точку ESP подвода энергии, возможна привязка к отдельным устройствам, так как осуществляется последовательное взаимодействие с отдельными первыми узлами и их подключение к точке подвода энергии. Например, взаимодействие или ответ на запрос следующего первого узла может осуществляться только тогда, когда после установленного времени ожидания для последнего подключенного узла будет определена разность между запрошенным током и фактически потребляемым током из энергосети.

В блок-схеме, представленной на фиг. 2, второй узел К2 находится в сети и потребляет ток, уровень которого изначально неизвестен защитному устройству SG. Предполагается, что второй узел представляет собой множество относительно небольших нагрузок. Эти нагрузки функционируют произвольно. По разности между фактической величиной тока, измеренной защитным устройством SG, и токовой информацией, переданной первыми узлами, защитное устройство SG определяет статистически флуктуирующую величину тока всех вторых узлов К2. Защитное устройство SG определяет максимальную величину тока, которая может быть выделена для суммы всех взаимодействующих нагрузок, исходя из статистики флуктуирующей величины тока и фактической величины тока всех вторых узлов, которые не способны осуществлять связь.

Например, временная зависимость флуктуирующей величины тока показывает, что величина тока вторых узлов флуктуирует максимально в пределах±50А во временном интервале, в котором первые узлы могут быть безопасно отключены. Величина тока вторых узлов составляет в данный момент, например, 100 А. Таким образом, защитное устройство может обеспечить подачу тока до 850 А или получение энергии, соответствующее 1050 А.

В примере блок-схемы, представленной на фиг. 2, дополнительное потребление тока из сети вторым узлом К2 ведет к тому, что обнаруживается угроза перегрузки, DOTC1. Это осуществляется посредством оценки защитным устройством SG фактической величины тока. В ответ на это защитное устройство SG направленно передает сообщение R1(RED_K12) первому узлу К12 для снижения потребления тока. Поскольку первые узлы К11, К12, К13 не управляются и не регулируются защитным устройством, первый узел К11 может реагировать на этот запрос или нет. В настоящем примере первый узел К12 снижает потребление тока, устанавливая новую, более низкую величину потребления тока SCD2'.

Сразу после этого второй узел К2 увеличивает потребление тока. Защитное устройство SG в ответ на это снова обнаруживает угрозу перегрузки, DTOC2. Почти сразу или одновременно теперь передаются сообщения R2(RED_K11) и R3(RED_K12) в первые узлы К11, К12 для уменьшения потребления тока. В то время как первый узел К12 реагирует и отключается, SO, первый узел К11 не реагирует. Как только защитное устройство SG обнаруживает перегрузку (DOC), то есть ток более 1000 А в настоящем примере, с помощью защитного выключателя SV осуществляется отключение от сети, DISC.

С описанным защитным устройством связана идея, что довольно большие нагрузки, такие как, например станции быстрого заряда постоянным током, и источники энергии, такие как, например фотоэлектрические системы, должны подключаться к сети энергоснабжения EVN лишь в случае, если они имеют описанные средства связи. Таким образом, предполагается предотвращать подключение к сети зарядных станций для электрических транспортных средств с высоким потреблением мощности и немедленное срабатывание защитного выключателя SV. Это, в частности, происходит, когда параллельно уже подключены несколько зарядных станций и точка подвода энергии нагружена большим током. То же действительно и в обратном направлении, когда несколько производителей энергии через одну точку подвода энергии хотят подавать ток в сеть энергоснабжения.

С помощью предложенного способа максимальное потребление или отдача тока в точке подвода энергии может динамически регулироваться. Способ полезен тем, что эксплуатирующая организация может упреждающе реагировать на основании перегрузок или проблем в соподчиненных подзонах сети энергоснабжения.

Защитное устройство может быть оснащено запоминающим устройством. Оно может применяться для статистической обработки флуктуирующего тока нагрузок, которые не способны осуществлять обмен данными, то есть вторых узлов. Запоминающее устройство может использоваться для хранения ошибок или информации о дефектных узлах. Таким образом, при необходимости после отключения может проводиться также анализ ошибок или может предотвращаться другое отключение после восстановления подключения к сети.

Защитное устройство, соответствующее изобретению, позволяет подойти ближе к предельным нагрузкам распределительной сети. Также может быть уменьшено количество отключений сети, обусловленных перегрузкой.

Все компоненты, необходимые для осуществления способа, соответствующего изобретению, могут быть интегрированы в защитном устройстве в точке подвода энергии. При этом возможна реализация с меньшей функциональной сложностью.

При этом защитное устройство не управляет узлами напрямую, а лишь предоставляет указанным узлам информацию относительно максимальной силы тока потребляемой указанными узлами мощности или отдаваемой ими мощности. Подключенные узлы управляются автоматически на основе информации, полученной от защитного устройства.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в снижении вероятности возникновения перегрузки в точке подвода энергии. Изобретение описывает способ контроля точки (ESP) подвода энергии в сети энергоснабжения (EVN), в частности, в области низкого напряжения, причем к точке (ESP) подвода энергии подключено или может быть подключено несколько первых и вторых узлов (К11, К12, К13, К2), соответствующие узлы (К11, К12, К13, К2) являются производителем энергии, потребителем энергии или производящим потребителем. Согласно способу в точке (ESP) подвода энергии с помощью устройства для измерения и контроля регистрируется фактический ток, представляющий потребление или отдачу тока. Токовая информация (SI), полученная от одного из указанных первых узлов (К11, К12, К13) и представляющая запланированное и/или максимально возможное потребление тока или отдачу тока первым узлом (K11, К12, К13), обрабатывается путем проверки выполнения для величины в указанной токовой информации (SI) заданного критерия в отношении допустимой величины (MW) тока в точке подвода энергии (ESP). Допустимая величина (MW) тока определяется разностью между заданным максимальным током в точке (ESP) подвода энергии и фактическим током. Наконец, в зависимости от выполнения или невыполнения указанного критерия для первого узла (К11, К12, К13) передается сообщение, которое разрешает или запрещает потребление тока узлом или отдачу тока первым узлом (K11, К12, К13). 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ контроля точки (ESP) подвода энергии в сети энергоснабжения, в частности, в области низкого напряжения, при этом несколько первых и вторых узлов (K11, K12, K13, K2) подключены или установлены с возможностью подключения к указанной точке подвода энергии, причем соответствующий узел (K11, K12, K13, K2) представляет собой производителя энергии, потребителя энергии или производящего потребителя, включающий этапы, на которых:

a) регистрируют фактический ток, представляющий потребление или отдачу тока в точке (ESP) подвода энергии, с помощью устройства измерения и контроля;

b) определяют допустимую величину (MW) тока путем получения разности между заданным максимальным током в точке (ESP) подвода энергии и фактическим током;

c) обрабатывают токовую информацию (SI), которая получена от одного из указанных первых узлов (K11, K12, K13), из запроса узла, и представляет запланированное и/или максимально возможное потребление тока или отдачу тока указанным первым узлом, при этом проверяют, выполняется ли для величины тока в токовой информации (SI) заданный критерий в отношении допустимой величины (MW) тока в точке (ESP) подвода энергии;

d) передают сообщение, которое разрешает или запрещает указанному первому узлу (K11, K12, K13) потребление или отдачу тока, в зависимости от выполнения или невыполнения указанного критерия для первого узла (K11, K12, K13).

2. Способ по п. 1, в котором критерий выполнен, если указанная величина тока в токовой информации (SI) меньше, чем модуль допустимой величины (MW) тока.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором критерий не выполнен, если указанная величина тока в токовой информации (SI) больше, чем модуль допустимой величины (MW) тока.

4. Способ по п. 1, в котором для каждого первого узла (K11, K12, K13), который способен потреблять ток или отдавать ток, отдельно проводят этапы а)-d).

5. Способ по п. 1, в котором сохраняют токовую информацию (SI) вместе с идентификатором первого узла (K11, K12, K13).

6. Способ по п. 1, в котором токовая информация (SI) содержит величину тока, которая измерена первым узлом (K11, K12, K13) или хранится в первом узле (K11, K12, K13), или является информацией, представляющей величину тока, причем вычислительный блок (RE) в точке (ESP) подвода энергии выполнен с возможностью делать вывод об указанной величине тока исходя из указанной информации.

7. Способ по п. 1, в котором в сообщении, которое разрешает или запрещает первому узлу (K11, K12, K13) потребление или отдачу тока, передают максимальный разрешенный уровень потребления или отдачи тока, причем указанный максимальный разрешенный уровень меньше или равен указанной величине тока, содержащейся в токовой информации (SI).

8. Способ по п. 1, в котором размыкают электрическое соединение точки (ESP) подвода энергии с сетью энергоснабжения (EVN), если измеренный фактический ток равен или превышает указанный максимальный ток.

9. Способ по п. 1, в котором в отдельные или во все первые узлы (K11, K12, K13) передают сообщение об уменьшении или прекращении потребления или отдачи тока, если фактический ток равен пороговой величине тока, которая меньше заданного максимального тока.

10. Способ по п. 9, в котором сообщение передают в первые узлы (K11, K12, K13) в виде широковещательного сообщения.

11. Способ по п. 1, в котором после передачи сообщения, которое разрешает или запрещает первому узлу (K11, K12, K13) потребление или отдачу тока, указанный первый узел потребляет или отдает ток в соответствии с указанным сообщением, причем после указанного сообщения в течение времени выполняют проверку рассогласования между указанной величиной тока, полученной из токовой информации (SI), и фактической величиной тока, измеренной с помощью вычислительного устройства, в частности, проверяют, является ли указанное рассогласование примерно постоянным, при этом при выявлении указанного рассогласования, превышающего заданный порог, вычислительный блок заменяет токовую информацию (SI), относящуюся к указанному первому узлу (K11, K12, K13), на токовую информацию, скорректированную в соответствии с указанной фактической величиной тока, которая определена вычислительным блоком.

12. Способ по п. 1, в котором совокупное потребление или отдача тока вторыми узлами, которые не способны передавать или принимать сообщения, определяют по разности между указанным фактическим током и суммой значений из токовой информации, относящейся к первым узлам (K11, K12, K13), которые потребляют или отдают ток.

13. Способ по п. 1, в котором максимальный ток задается центром управления сети энергоснабжения.

14. Устройство для контроля точки (ESP) подвода энергии в сети энергоснабжения (EVN), в частности, в области низкого напряжения, при этом несколько первых и вторых узлов подключены или установлены с возможностью подключения к указанной точке подвода энергии, причем соответствующий узел (K11, K12, K13, K2) представляет собой производителя энергии, потребителя энергии или производящего потребителя, содержащее:

- устройство (ME) измерения и контроля для измерения фактического тока, представляющего потребление или отдачу тока в точке (ESP) подвода энергии;

- устройство (KOM) связи для обмена данными с первыми узлами (K11, K12, K13);

- вычислительный блок (RE) для обработки токовой информации (SI), получаемой от одного из указанных первых узлов (K11, K12, K13), из запроса узла, и представляющей запланированное и/или максимально возможное потребление тока первым узлом или отдачу тока первым узлом (K11, K12, K13);

- причем вычислительный блок (RE) выполнен с возможностью проверки величины тока из токовой информации (SI) на выполнение заданного критерия в отношении допустимой величины (MW) тока в точке (ESP) подвода энергии, а также

- с возможностью определения допустимой величины (MW) тока путем получения разности между заданным максимальным током в точке (ESP) подвода энергии и фактическим током;

- при этом устройство (KOM) связи выполнено с возможностью передавать сообщение, которое разрешает или запрещает первому узлу (K11, K12, K13) потребление или отдачу тока, в зависимости от выполнения или невыполнения указанного критерия для указанного первого узла (K11, K12, K13).

15. Устройство по п. 14, дополнительно содержащее защитное устройство, выполненное с возможностью размыкать электрическое соединение с сетью энергоснабжения, если фактический ток, измеренный измерительным устройством (ME), равен или превышает максимальный ток.