СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕМ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ НИЗКОГО ИЛИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ И СВЯЗАННАЯ С НИМ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК H02J3/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу и связанной с ним системе управления для управления профилем нагрузки электрической сети низкого или среднего напряжения, например, сети электроснабжения промышленных, коммерческих и жилых зданий или заводов.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Как известно, крупные электрические установки обычно содержат огромное количество различных нагрузок, которые, как правило, работают независимо друг от друга.

Опыт показал, что отсутствие согласованных действий при включении/выключении этих электрических нагрузок может привести к высоким пиковым значениям потребления электроэнергии, которые могут изменяться в течение суток, дня недели, недели месяца и месяца года.

Например, в жилом здании высокие пиковые значения потребления электроэнергии часто достигаются в самые жаркие или самые холодные дни года.

Неконтролируемое увеличение потребления электроэнергии может привести к сбоям в работе электрической сети и/или срабатыванию устройства защиты от перегрузок с возможными сопутствующими неудобствами для потребителей.

Кроме того, увеличение спроса на мощность может привести к обязанности по уплате пени в большом размере поставщику электроэнергии.

Имеющиеся в настоящее время способы активного управления профилем нагрузки разветвленных электрических сетей не обеспечивают удовлетворительных характеристик.

Как правило, имеющиеся решения основаны на использовании заранее определенных схем снижения нагрузок (например, схемы веерного отключения электроэнергии), которые имеют ряд недостатков.

Обычно такие решения используют измерения мгновенной мощности в качестве основания для отключения нагрузки, то есть электрические нагрузки отключаются мгновенно после того, как потребление мощности превысит фиксированное пороговое значение. Это может привести к нежелательным отключениям упомянутых нагрузок в случае переходных процессов, происходящих, например, при запуске электродвигателя.

Таким образом, на рынке до сих пор ощущается спрос на способы и системы управления, которые позволили бы выполнить эффективное управление нагрузкой разветвленных электрических сетей низкого или среднего напряжения, снизить пиковый спрос на электроэнергию, избежать нежелательных срабатываний защиты от перегрузки и избежать обязанности по уплате обременительных пени поставщику электроэнергии.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для того чтобы удовлетворить эту потребность, в настоящем изобретении обеспечен способ управления профилем нагрузки электрической сети низкого или среднего напряжения согласно последующему п. 1 и связанным с ним зависимым пунктам формулы изобретения.

Способ согласно настоящему изобретению обеспечивает координированное управление конфигурацией электрической сети, чтобы управлять профилем нагрузки последней в пределах заранее заданных временных окнах.

В частности, способ согласно настоящему изобретению позволяет динамически управлять отключением/подключением электрических нагрузок электрической сети в целях достижения оптимального заданного уровня потребления мощности (или заданного уровня средней мощности) в течение некоторого периода времени.

Способ согласно изобретению использует критерии управления нагрузкой, которую можно легко настроить и адаптировать в соответствии с условиями эксплуатации электрической сети.

Способ согласно настоящему изобретению позволяет учитывать возможную пропускную способность электрической сети по отношению к вырабатываемой электроэнергии для питания некоторых электрических нагрузок или подачи в источник электроэнергии, который обычно питает электрическую сеть, например, посредством альтернативного средства выработки электроэнергии (солнечные генерирующие установки, ветряные генерирующие установки и т.п.).

Таким образом, в управление профилем нагрузки электрической сети можно легко ввести дополнительную степень свободы.

В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к системе управления для управления профилем нагрузки электрической сети низкого или среднего напряжения согласно последующему п. 12 и связанным с ним зависимым пунктам формулы изобретения.

Систему управления согласно настоящему изобретению можно легко реализовать на практике согласно различным архитектурам управления. Ее легко установить на месте даже в уже работающих электрических сетях.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из описания предпочтительных, но не исключительных вариантов осуществления способа как в изобретении, и связанной с ним системы управления, иллюстрированной только посредством примера без ограничения на прилагаемых чертежах, на которых:

на фиг. 1-6 изображены схемы, которые схематично иллюстрируют некоторые архитектуры управления системы управления согласно изобретению;

на фиг. 7-11 изображены схемы, которые схематично иллюстрируют некоторые этапы способа согласно изобретению.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

Со ссылкой на упомянутые фигуры, в первом аспекте настоящее изобретение относится к способу управления профилем нагрузки электрической сети 10 низкого или среднего напряжения.

В рамках настоящего изобретения термин "низкое напряжение" относится к переменному напряжению до 1 кВ и постоянному напряжению до 1,5 кВ, тогда как термин "среднее напряжение" относится к переменному напряжению до 72 кВ и постоянному напряжению до 100 кВ.

Кроме того, выражение "профиль нагрузки" означает изменения во времени количества электроэнергии, которую потребляет электрическая сеть.

Предпочтительно, электрическая сеть 10 представляет собой электрическую сеть для относительно больших, промышленных, коммерческих и жилых зданий или заводов.

Предпочтительно, электрическая сеть 10 характеризуется средним энергопотреблением, находящимся в диапазоне между 0,5 МВт и 1,5 МВт.

Предпочтительно, электрическая сеть 10 снабжается электроэнергией от источника 100 электроэнергии, который может представлять собой установку по производству электроэнергии.

Альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения (не показаны) могут предусматривать электрическую сеть 10, которая снабжается электроэнергией от многочисленных параллельных источников электроэнергии.

Электрическая сеть 10 содержит по меньшей мере электрическую нагрузку, которую можно отключить/подключить от/к источнику 100 электроэнергии.

В рамках настоящего изобретения термин "электрическая нагрузка" относится к любому устройству или группе устройств, которые могут потреблять электроэнергию от источника 100 электроэнергии.

Предпочтительно, электрическая сеть 10 содержит множество электрических нагрузок L₁, …, L_K (где K - целое число больше 1), которые можно отключать/подключать от/к источнику 100 электроэнергии.

Как показано на фиг. 1-5, электрические нагрузки L₁, …, L_K можно размещать на различных ответвлениях согласно многоуровневой конфигурации.

Как показано на фиг. 2, одно или несколько ответвлений электрической сети 10 могут образовывать электрическую нагрузку (смотри электрические нагрузки L₁₂, L₂₃).

Конечно, электрическая сеть 10 в целом, которая видна с выходных выводов источника 100 электроэнергии, образует непосредственно электрическую нагрузку.

В зависимости от потребностей электрические нагрузки L₁, …, L_K можно разместить согласно конфигурациям, которые отличаются от тех, которые показаны на фиг. 1-3.

Электрическая сеть 10 содержит по меньшей мере управляемое переключающее устройство для отключения и подключения упомянутой по меньшей мере электрической нагрузки от и к упомянутому источнику 100 электроэнергии.

В рамках настоящего изобретения термин "выключающее устройство" относится к автоматическому выключателю, прерывателю, контактору или другому аналогичному устройству.

Предпочтительно, электрическая сеть 10 содержит множество управляющих переключающих устройств B₁₀, B₁₂, B_23, B₁, …, B_K для отключения и подключения электрических нагрузок L₁, …, L_K от и к источнику 100 электроэнергии.

Как показано на фиг. 1-5, каждое из переключающих устройств B₁, …, B_K, преимущественно, функционально связано с соответствующей электрической нагрузкой L₁, …, L_K для отключения и подключения этой нагрузки от и к источнику 100 электроэнергии.

Переключающее устройство B_12, преимущественно, предназначено для отключения/подключения электрической нагрузки L₁₂ образованной ответвлениями 10А, 10В электрической сети 10, тогда как переключающее устройство B₂₃ предназначено для отключения/подключения электрической нагрузки L₂₃, образованной одиночным ответвлением B₁₀.

Основное переключающее устройство B₁₀ обычно предназначено для отключения и подключения всей электрической сети 10 от и к источнику 100 электроэнергии.

В зависимости от потребностей переключающие устройства B₁₀, B₁₂, B_23, B₁, …, B_K можно разместить согласно конфигурациям, которые отличаются от конфигурации, показанной на фиг. 1-3.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения электрическая сеть может содержать один или несколько электрических генераторов G₁, …, G_M.

В рамках настоящего изобретения термин "электрический генератор" относится к любому устройству или группе устройств, которые позволяют обеспечить подачу электроэнергии к некоторым электрическим нагрузками и/или источнику 100 электроэнергии.

Электрические генераторы G₁, …, G_M можно отключить/подключить от/к источнику 100 электроэнергии.

С этой целью, подходящее переключающее устройство может быть функционально связано с электрическими генераторами G₁, …, G_M (фиг. 6) для их отключения/подключения от/к источнику 100 электроэнергии.

Как показано на фиг. 6, электрические генераторы G₁, …, G_M можно разместить согласно многоуровневым конфигурациям. В зависимости от потребностей возможны и другие конфигурации.

Способ, согласно изобретению, предусматривает управление профилем нагрузки электрической сети 10 во временных окнах W_T заранее заданной длительности.

Таким образом, способ согласно изобретению, содержит этап измерения временного окна W_T от контрольного момента времени t_S.

Временное окно W_T может преимущественно соответствовать периоду выставления счета за электроэнергию (например, 15 минут), который принят поставщиком электроэнергии.

Конечно, в зависимости от потребности можно использовать временные окна W_T различной длительности. Контрольный момент времени t_S, с которого начинается измерение во временном окне W_T, выбирается в зависимости от потребностей.

Предпочтительно, контрольный момент времени t_S для определенного временного окна W_T выбирается таким образом, чтобы совпадать с конечным моментом времени t_E непосредственно предшествующего временного окна.

Предпочтительно, способ, согласно изобретению содержит этап синхронизации контрольных моментов времени t_S с контрольным сигналом, который принимают из источника 100 электроэнергии на периодической основе, например, один раз в сутки.

Согласно настоящему изобретению, способ содержит этап определения по меньшей мере момента времени t_C проверки, который содержится во временном окне W_T.

Предпочтительно, определяют последовательность моментов времени t_C проверки, которые содержатся во временном окне W_T.

В каждый момент времени t_C проверки способ согласно изобретению содержит этап выполнения процедуры 90 управления профилем нагрузки для управления профилем нагрузки электрической сети 10.

Процедура 90 управления содержит ряд этапов, направленных на настройку, в зависимости от потребления энергии, обнаруженного или предсказанного в момент t_C времени проверки, конфигурации электрической сети 10. Таким образом, общее потребление энергии электрической сети 10 во временном окне W_T следует определенному профилю, который позволяет достичь заранее заданного уровня потребления энергии, установленного для упомянутого временного окна.

Два последующих момента времени t_C проверки можно разделить друг от друга периодом в нескольких секунд (например, 30 секунд), во время которого выполняется упомянутая процедура 90 управления.

В зависимости от потребностей можно использовать более длинные или более короткие интервалы.

Ниже приводится подробное описание процедур 90 управления (фиг. 7-10).

Процедура 90 управления содержит этап получения первой информации I₁, которая относится к рабочему состоянию электрической сети 10 в момент времени t_C проверки.

Первая информация I₁ содержит по меньшей мере первый набор D₁ данных, содержащий данные, показывающие ранг, присвоенный каждой из электрических нагрузок электрической сети 10, в момент времени t_C проверки. Предпочтительно, первый набор D₁ данных получается автоматически из таблицы приоритетов, которая хранится в ячейке памяти.

В упомянутой таблице приоритетов перечислена каждая электрическая нагрузка согласно своему рангу, который представляет собой индекс, показывающий порядок, которому следуют при отключении нагрузок электрической сети 10 от источника 100 электроэнергии.

В качестве примера, на нагрузку, имеющую ранг R=1, подается команда на отключение перед нагрузкой, имеющей ранг R=2, и т.д. Фактический порядок отключения может зависеть дополнительно от доступности нагрузки (дополнительные подробности описаны ниже).

Тот же самый индекс (ранг) может показывать порядок, которому следуют при повторном подключении нагрузок электрической сети 10, которые ранее были отключены от источника 100 электроэнергии.

Конечно, фактический порядок повторного подключения нагрузок может зависеть от их наличия для повторного подключения (дополнительные подробности описаны ниже).

Повторное подключение упомянутых электрических нагрузок к источнику 100 электроэнергии происходит в обратном порядке по отношению к порядку отключения.

Таким образом, например, на нагрузку, имеющую ранг R=2, подается команда на повторное подключение к источнику 100 электроэнергии перед нагрузкой, имеющей ранг R=1, и т.д.

Упомянутая таблица приоритетов может быть статического типа или может быть динамически обновляемой на периодической основе, например, один раз в сутки или в начале каждого временного окна W_T.

В этом последнем случае, ранг R каждой электрической нагрузки может изменяться от одного момента времени t_C проверки до другого во временном окне W_T.

Это последнее решение преимущественно позволяет учитывать возможные изменения условий работы электрической сети 10.

Обновление таблицы приоритетов можно выполнять на основании данных обновления, принятых, например, из интерфейса человек-машина или удаленного устройства.

Первая информация I₁ содержит также второй набор D₂ данных, содержащий данные, показывающие уровень L_D отключения, который назначается электрической сети 10 в момент времени t_C проверки. Уровень L_D отключения электрической сети 10 показывает значение ранга R, в соответствии с которым нагрузки электрической сети 10 получают в текущий момент времени команды на отключение от источника 100 электроэнергии.

В качестве примера, уровень L_D=3 отключения электрической сети 10 показывает, что все (доступные) нагрузки, имеющие ранг R≤3, получают в текущий момент времени команды на отключение от источника 100 электроэнергии.

Преимущественно, процедура 90 управления предусматривает обновление уровня L_D отключения электрической сети 10 в зависимости от обнаруженного или предполагаемого потребления электроэнергии этой сети. Таким образом, уровень L_D отключения электрической сети 10 может изменяться от одного момента времени t_C проверки до другого во временном окне W_T.

Первая информация I₁ дополнительно содержит третий набор D₃ данных, содержащий данные, показывающие максимальный и минимальный уровни потребленной энергии E_MAX, E_MIN, предусмотренные для электрической сети 10 в момент времени t_C проверки.

Значения E_MAX, E_MIN представляют собой пороговые значения, которые предусмотрены для энергии, потребленной электрической сетью 10 до момента времени t_C проверки, чтобы поддерживать потребление электроэнергии электрической сети 10 в пределах диапазона, который позволяет отслеживать идеальный профиль нагрузки, вычисленный для достижения идеального заданного уровня потребления во временном окне W_T (фиг. 7).

Как видно из фиг. 7, потребленные уровни E_MAX, E_MIN энергии обычно изменяются от одного момента времени t_C проверки до другого в каждом временном окне W_T.

Такие изменения можно выразить в виде кривых или функций (смотри кривые R_l, R₂ на фиг. 7-9) от времени работы и других параметров (например, полиномиальных функции или другого типа математические функции). Эти функции могут использовать коэффициенты, которые могут зависеть от других параметров, таких как температура, время/день, стоимость электроэнергии и т.д.

Преимущественно, упомянутый набор D₃ данных можно получить автоматически из ячейки памяти, где последовательность заранее заданных уровней E_MAX, E_MIN потребленной энергии можно сохранять в привязке к соответствующим моментам времени t_C проверки во временном окне W_T. В остальных случаях упомянутый набор D₃ данных можно вычислить, исходя из времени, параметров и заранее заданных уравнений.

Другие варианты осуществления настоящего изобретения могут предусматривать, что третий набор D₃ данных получается из интерфейса человек-машина или удаленного устройства.

Предпочтительно, первая информация I₁ содержит пятый набор D₅ данных, содержащий данные, показывающие наличие нагрузок электрической сети 10, которые необходимо отключить/подключить от/к источнику 100 электроэнергии в момент времени t_C проверки.

Пятый набор D₅ данных содержит логические значения, присвоенные нагрузкам электрической сети 10. Каждое логическое значение показывает, имеется ли в наличии соответствующая электрическая нагрузка для отключения/подключения от/к источнику 100 электроэнергии.

Нагрузку электрической сети 10 можно рассматривать как "не имеющуюся в наличии", так как еще не прошло минимальное время от последнего отключения/подключения от/к источнику 100 электроэнергии, или так как она находится в неактивном состоянии, или так как она подвержена работе со сбоями, или так как она представляет собой нагрузку, по отношению к которой отсутствует возможность вмешательства.

Пятый набор D₅ данных преимущественно хранится в ячейке памяти и автоматически извлекается из нее.

Предпочтительно, процедура 90 управления содержит этап обновления упомянутого пятого набора D₅ данных, если на одну или несколько электрических нагрузках подается команда отключения/подключения от/к упомянутому источнику 100 электроэнергии.

Например, как только процедура 90 управления профилем нагрузки подает команду на отключение/подключение от/к электрической нагрузке, такая электрическая нагрузка маркируется как "недоступная" для дальнейших изменений. С другой стороны, если с момента времени, с которого она начала работать, проходит некоторое время, та же самая электрическая нагрузка маркируется как "доступная" для дальнейших изменений.

Пятый набор D₅ данных можно также обновить при работе одной или нескольких нагрузок электрической сети 10 по другим причинам, например, после выключения защиты.

Пятый набор D₅ данных можно обновлять автоматически или с помощью пользователя посредством интерфейса человек-машина.

Если один или несколько электрических генераторов содержатся в электрической сети 10, то первая информация I₁ предпочтительно содержит шестой набор D₆ данных, содержащий данные, показывающие ранг R, присвоенный каждому из упомянутых электрических генераторов в момент времени t_C проверки.

Таким образом, упомянутая сохраненная таблица приоритетов может также содержать электрические генераторы электрической сети 10, которые перечислены согласно присвоенному рангу.

В этом случае порядок, которому следуют при подаче команды на подключение каждого электрического генератора, является противоположным по отношению к порядку, которому следуют для отключения электрических нагрузок электрической сети 10.

В качестве примера, электрический генератор, имеющий ранг R=1, выдает команду на подключение после того, как генератор будет иметь ранг R=2, и т.д. Фактический порядок подключения может зависеть от их доступности для подключения (дополнительные подробности будут описаны ниже).

Кроме того, тот же самый индекс может показывать порядок, которому следуют при подаче команды на отключение электрических генераторов, которые были ранее подключены к источнику 100 электроэнергии.

Конечно, отключение электрических генераторов происходит по команде в обратном порядке по отношению к их подключению. Фактический порядок отключения может зависеть от их доступности для отключения (дополнительные подробности будут описаны ниже).

Таким образом, в качестве примера, генератор, имеющий ранг R=2, выдает команду на отключение после того, как генератор будет иметь ранг R=L, и т.д.

Если один или несколько электрических генераторов содержится в электрической сети 10, первая информация I₁ предпочтительно содержит также седьмой набор D₇ данных, содержащий данные, показывающие доступность упомянутых электрические генераторов для подключения/отключения к/от источника 100 электроэнергии в момент времени t_C проверки.

Седьмой набор D₇ данных содержит логические значения, каждое из которых присвоено электрическому генератору электрической сети 10.

Каждое логическое значение показывает то, является ли доступным соответствующий электрический генератор для отключения подключения от/к источнику 100 электроэнергии на основе его фактических условий работы.

Предпочтительно, процедура 90 управления содержит этап обновления седьмого набора D₇ данных, если один или несколько электрических генераторов получают команды на отключение подключение от/к источнику 100 электроэнергии.

Например, как только подается команда на отключение/подключение электрического генератора, такой электрический генератор маркируется как "недоступный" для дальнейших изменений.

С другой стороны, если проходит определенное время с момента времени, при котором он начал работать, тот же самый электрический генератор маркируется как "доступный" для дальнейших изменений.

Как и в случае пятого набора D₅ данных, седьмой набор D₇ данных может обновляться в случае, когда один или более генераторов электрической сети 10 эксплуатируются в других целях.

Кроме того, седьмой набор D₇ данных может автоматически обновляться или непосредственно обновляться пользователем посредством интерфейса человек-машина.

Процедура 90 управления содержит также этап получения второй информации I₂, которая, соответственно, относится к потреблению электрической энергии электрической сети 10 в момент времени t_C проверки.

Предпочтительно вторая информация I₂ содержит четвертый набор D₄ данных, содержащий данные, показывающие электрическую энергию E_A, которую потребила электрическая сеть 10 во временном окне W_T вплоть до момента времени t_C проверки.

Четвертый набор D₄ данных может содержать данные, измеренные измерителем 50 энергии, функционально связанным с источником 100 электроэнергии.

Если присутствуют два или несколько источников электроэнергии, четвертый набор D₄ данных преимущественно содержит данные, измеренные и полученные от каждого из измерителей энергии, функционально связанных с упомянутыми источниками электроэнергии.

Четвертый набор D₄ данных можно также выполнить с помощью основного переключающего устройства B₁₀ электрической сети 10.

В этом случае можно непосредственно измерить потребление энергии электрической сети 10 с помощью блока T₁₀ управления/защиты переключающего устройства B₁₀.

Согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения четвертый набор D₄ данных может содержать данные, предоставляемые алгоритмом предсказания, который выполняется в момент времени t_C проверки.

Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения могут предусматривать, что набор D₄ данных содержит как вычисленные данные, полученные посредством упомянутого алгоритма предсказания, так и измеренные данные, полученные из измерителя 50 энергии или основного переключающего устройства B₁₀.

В этом случае, данные, полученные посредством упомянутого алгоритма предсказания, предпочтительно используются для объединения данных, непосредственно измеренных на месте.

После выполнения этапов загрузки первый и второй информации I₁, I₂, процедура 90 управления предусматривает правильную обработку данных, полученных таким образом (фиг. 10).

Процедура 90 управления содержит этап обновления второго набора D₂ данных, если энергия Е_А, потребленная электрической сетью 10, не содержится в пределах максимального и минимального уровней энергии E_MAX, E_MIN.

Предпочтительно этап обновления второго набора D₂ данных содержит этап увеличения уровня L_D отключения, который присваивается электрической сети 10 в случае, если энергия E_A, потребленная электрической сетью 10, выше, чем максимальный уровень энергии E_MAX (фиг. 9).

Предпочтительно, этап обновления второго набора D₂ данных содержит также этап уменьшения уровня L_D отключения, который присваивается электрической сети 10 в случае, если энергия E_A, потребленная электрической сетью 10, меньше, чем минимальный уровень энергии E_MIN (фиг. 8).

Если энергия E_A, потребленная электрической сетью 10, содержится в предусмотренном диапазоне энергии [E_MAX, E_MIN], процедура управления не предусматривает обновления полученного набора D₂ данных, в частности, уровня L_D отключения электрической сети 10 (фиг. 7).

В данном этапе процедура 90 управления предусматривает модификацию конфигурации (и, следовательно, профиль нагрузки) электрической сети 10 согласно (обновленному или неизмененному) уровню L_D отключения, который в текущий момент времени присваивается этому уровню (фиг. 10).

Таким образом, процедура 90 управления содержит этап подачи команды на отключение от источника 100 электроэнергии электрических нагрузок, которые доступны для отключения, и которым присваивается ранг R, который меньше или равен уровню L_D отключения, который в текущий момент времени присвоен электрической сети 10.

Процедура 90 управления содержит также этап подачи команды на подключение к источнику 100 электроэнергии электрических нагрузок, которые доступны для подключения, и которым присвоен ранг R, который выше, чем уровень L_D отключения, который в текущий момент времени присвоен электрической сети 10.

Предпочтительно, процедура 90 управления предусматривает управление отключением/подключением от/к источнику 100 электроэнергии двух или нескольких электрических нагрузок электрической сети 10, которые имеют одинаковый ранг R, на хронологической основе.

Если две или несколько электрических нагрузок, которые имеют одинаковый ранг R, необходимо отключить от источника 100 электроэнергии, команда на отключение упомянутых нагрузок подается на основании времени подключения, в течение которого упомянутые электрические нагрузки оставались подключенными к источнику 100 электроэнергии.

В частности, команда на отключение упомянутых электрических нагрузок подается, начиная от нагрузки, которая имеет наиболее продолжительное время отключения, до нагрузки, которая имеет наиболее короткое время подключения.

Если две или несколько электрических нагрузок, которые имеют одинаковый ранг R, необходимо повторно подключить к источнику 100 электроэнергии, команда на подключение упомянутой нагрузки подается на основании времени отключения, в течение которого упомянутые электрические нагрузки оставались отключенными от источника 100 электроэнергии.

В частности, команда на подключение упомянутых электрических нагрузок подается, начиная от нагрузки, которая имеет наиболее продолжительное время отключения, до нагрузки, которая имеет наиболее короткое время отключения.

Предпочтительно, процедура 90 управления содержит этап подключения ранее отключенных нагрузок электрической сети 10, которые оставались отключенными от источника 100 электроэнергии в течение времени отключения, которое больше, чем максимальное пороговое значение. Такое вмешательство оказывает влияние независимо от ранга R этих электрических нагрузок.

Такое решение является вполне преимущественным, поскольку оно предотвращает так называемое явление "нехватки нагрузки", то есть тот факт, что электрические нагрузки остаются отключенными в течение слишком продолжительного времени или не принимают среднюю мощность, которая требуется для выполнения их функции.

Если электрическая сеть 10 содержит один или несколько электрических генераторов, процедура 90 управления предусматривает подачу команды на отключение/подключение этих генераторов согласно условиям изменения, которые являются симметричными по отношению к только что описанным выше генераторам и нагрузкам электрической сети 10.

Таким образом, процедура 90 управления предпочтительно содержит этап подачи команды отключение от источника 100 электроэнергии электрических генераторов, которые доступны для отключения, и которым присвоен ранг R, который выше, чем уровень L_D отключения, который в текущий момент присвоен электрической сети 10.

Процедура 90 управления предпочтительно содержит также этап подачи команды на подключение к источнику 100 электроэнергии электрических генераторов, которые доступны для подключения и которым присвоен ранг R, который меньше или равен уровню L_D отключения, который в текущий момент времени присвоен электрической сети 10.

В отношении электрических нагрузок процедура 90 управления предпочтительно предусматривает управление отключением/подключением от/к источнику 100 электроэнергии двух или нескольких электрических генераторов электрической сети 10, которые имеют одинаковый ранг R, на хронологической основе.

Как упомянуто выше, этапы описанной процедуры 90 управления выполняются в каждый момент времени t_C проверки временного окна W_T.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет активным образом управлять конфигурацией электрической сети 10 в течение всей продолжительности временного окна W_T.

Таким образом, в течение каждого временного окна W_T может происходить изменение конфигурации каждой электрической сети 10 таким образом, чтобы достичь идеального заданного уровня потребления мощности, установленного для упомянутого временного окна.

Когда временное окно W_T истекает (момент времени t_E), способ согласно изобретению предусматривает определение нового контрольного момента времени t_S и повторение описанного цикла этапов для управления профилем нагрузки электрической сети 10 в отношении нового временного окна W_T, которое измеряется от упомянутого нового контрольного момента времени t_S.

Кроме того, в этом случае, управление профилем нагрузки электрической сети 10 осуществляется с целью достижения нового целевого уровня потребления мощности, установленного для упомянутого нового временного окна.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет непрерывно поддерживать управление профилем нагрузки электрической сети 10.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к системе 1 управления для осуществления способа согласно изобретению.

Систему 1 управления можно выполнить согласно различным архитектурам управления.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения (фиг. 2-3) система 1 управления расположена согласно централизованной архитектуре управления.

В этом случае система 1 управления содержит основной контроллер 1М, который оснащен компьютеризированным средством для выполнения способа согласно изобретению.

В рамках настоящего изобретения термин "компьютеризированное средство" относится к компьютерным программам, модулям, подпрограммам и/или инструкциям, которые хранятся или загружаются и исполняются одним или несколькими устройствами обработки такими, например, как микроконтроллеры или другие устройства цифровой обработки.

Преимущественно, основной контроллер 1M электрически соединен проводами с переключающими устройствами B₁₀, B₁₂, B_23, B₁, …, B_K, которые функционально связаны с нагрузками L₁₀, L₁₂, L_23, L₁, …, L_K.

Основной контроллер 1M выполнен с возможностью передачи командных сигналов C₁₀, C₁₂, С₂₃, C₁, …, C_K в средство привода (например, в катушки возбуждения или двигатель) переключающих устройств B₁₀, B₁₂, B₂₃, B₁, …, В_К таким образом, чтобы подавать команды на отключение и подключение нагрузок L₁₀, L₁₂, L₂₃, L₁, …, L_K (и/или возможных генераторов) от и к источнику 100 электроэнергии (фиг. 2).

Основной контроллер 1M может представлять собой автономное устройство, выполненное как одно целое с основным переключающим устройством B₁₀ электрической сети 10, или может быть образован с помощью блока T₁₀ управления/защиты основного переключающего устройства B₁₀.

В качестве альтернативы (фиг. 3), основной контроллер 1M выполнен с возможностью поддержания связи с блоками T₁₀, T₁₂, T_23, T₁, …, T_K управления/защиты переключающих устройств B₁₀, B₁₂, B₂₃, B₁, …, В_К посредством шины связи.

В этом случае командные сигналы C₁₀, C₁₂, С₂₃, C₁, …, C_K подаются в блоке T₁₀, T₁₂, T_23, T₁, …, T_K управления/защиты переключающих устройств B₁₀, B₁₂, B₂₃, B₁, …, В_К, которые, в свою очередь, приводят в действие средства привода упомянутых переключающих устройств B₁₀, B₁₂, B₂₃, B₁, …, В_К, таким образом, чтобы отключить/подключить нагрузки L₁₀, L₁₂, L₂₃, L₁, …, L_K (и/или возможные генераторы) от/к источнику 100 электроэнергии.

Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения (фиг. 4-5) система 1 управления содержит основной контроллер M_A и один или несколько вторичных контроллеров М_В, M_C.

Каждый из контроллеров М_А, M_B, M_C выполнен с возможностью подачи команд на отключение/подключение от/к источнику 100 электроэнергии заданной группы нагрузок (и/или возможных генераторов) электрической сети 10.

В качестве примера, контроллеры М_В, М_С можно соответствующим образом выполнить с возможностью управления электрическими нагрузками (и/или возможными генераторами) ответвлений 10А, 10B электрической сети 10, тогда как контроллер М_А можно выполнить с возможностью управления одной или несколькими нагрузками (и/или возможными генераторами) корневого уровня электрической сети 10.

Каждый из контроллеров М_А, М_В, М_С может представлять собой автономное устройство, выполненное как единое целое с переключающим устройством электрической сети 10, или может быть образован с помощью блока управления/защиты переключающего устройства электрической сети 10.

Контроллеры М_А, М_В, М_С могут быть соединены проводами с переключающими устройствами, функционально связанными с нагрузками (и/или возможными генераторами) под их непосредственным управлением, или могут поддерживать связь через шину связи с блоками управления/защиты переключающих устройств, функционально связанных с нагрузками (и/или возможными генераторами) под их непосредственным управлением.

Предпочтительно контроллеры М_А, М_В, М_С могут поддерживать взаимную связь посредством шины связи.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения (фиг. 4) система 1 управления выполнена в соответствии с многоуровневой архитектурой управления.

В этом случае только основной контроллер М_А оснащен компьютеризированным средством для выполнения этапов способа согласно изобретению.

Основной контроллер М_А выполнен с возможностью выработки командных сигналов для подачи команд на отключение/подключение от/к источнику 100 электроэнергии нагрузок (и/или возможных генераторов) под его непосредственным управлением.

Чтобы подавать команды на отключение/подключение электрических нагрузок (и/или возможных генераторов) под управлением контроллеров M_B, M_C, основной контроллер M_A обеспечивает подачу сигнала S₁ в контроллеры M_B, M_C, который показывает уровень L_D отключения, присвоенный электрической сети 10.

На основании сигналов S₁ контроллеры M_B, M_C вырабатывают командные сигналы для подачи команд на отключение/подключение электрических нагрузок (и/или возможных генераторов), которые находятся под их непосредственным управлением.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения (фиг. 5), система 1 управления выполнена в соответствии с распределенной архитектурой управления.

В этом случае каждый из контроллеров M_A, M_B, M_C, оснащен компьютеризированным средством для выполнения этапов способа согласно изобретению.

Каждый из контроллеров М_А, М_В, М_С выполнен с возможностью выработки командных сигналов для подачи команд на отключение/подключение от/к источнику 100 электроэнергии нагрузок (и/или возможных генераторов) под его непосредственным управлением.

Для того чтобы контроллеры М_В, M_C могли независимо выполнять этапы способа согласно изобретению, основной контроллер М_А обеспечивает подачу сигналов S₂ в контроллеры M_B, М_С, которые показывают первую и вторую информации I₁, I₂, которые необходимо получить в каждый момент времени t_C проверки в отношении участка электрической сети 10, находящегося под их непосредственным управлением.

Предпочтительно, вторичные контроллеры M_B, Mc синхронизированы с основным контроллером M_A. Преимущественно, основной контроллер M_A обеспечивает также подачу сигналов S₃ синхронизации в контроллеры M_B, M_C.

Возможные варианты осуществления настоящего изобретения могут предусматривать то, что каждый из вторичных контроллеров M_B, М_С следует своему ​​собственному таймированию при измерении временного окна W_T и определении момента времени t_C проверки.

Систему 1 управления можно выполнить согласно архитектурам управления, которые отличаются от архитектур, описанных выше. Такие возможные варианты рассматриваются в пределах способностей специалистов в данной области техники.

Способ и система управления согласно настоящему изобретению доказали свою фактическую эффективность при управлении профилем нагрузки электрической сети.

Способ и система управления согласно настоящему изобретению являются весьма эффективным при уменьшении вероятности пиков спроса на электроэнергию.

Способ и система управления согласно изобретению позволяют управлять профилем нагрузки электрической сети с учетом реальных условий эксплуатации самой электрической сети, в частности, ее электрических нагрузок (и/или генераторов).

Профилем нагрузки электрической сети можно управлять согласно нагрузочным характеристикам, которые можно легко настроить или запрограммировать с учетом текущего времени функционирования (например, времени суток) электрической сети, затрат на производство электроэнергии, доступности более дешевых источники электроэнергии и т.п.

Таким образом, способ и система управления согласно изобретению обеспечивают большую гибкость к переходным процессам по мощности по отношению к способам, в которых используется мгновенная мощность или ток как основание для отключения.

Система управления согласно изобретению может принимать различные архитектуры управления в зависимости от потребностей, например, централизованные, многоуровневые или распределенные архитектуры управления.

Преимущественно, систему управления согласно изобретению можно осуществить на практике с использованием аппаратных/программных ресурсов, которые уже имеются в электрической сети.

Таким образом, система управления согласно изобретению предпочтительно содержит одно или несколько блоков управления/защиты, которые функционально связаны с одним или несколькими переключающими устройствами электрической сети или которые смонтированы на плате упомянутых переключающих устройств.

Система управления согласно изобретению может принимать на вооружение системы связи общего пользования, в частности, шины связи типа "ведущий-ведомый" или одноранговые шины связи, размещенные между блоками управления/защиты переключающих устройств электрической сети, например, протоколы связи, такие как MODBUS или протоколы согласно IEC61850.

Таким образом, способ и система управления согласно изобретению особенно адаптированы для использования в сетях электроснабжения с возможностью цифрового управления (интеллектуальные сети).

Способ и систему управления согласно изобретению можно относительно просто и экономически эффективно выполнить на промышленном уровне и практически осуществить на месте.

Использование – в области электротехники. Технический результат – предотвращение нежелательных срабатываний защиты от перегрузки путем обеспечения координированного управления конфигурацией электрической сети. Способ управления профилем нагрузки электрической сети (10) низкого и среднего напряжения, которая снабжается электроэнергией по меньшей мере от источника (100) электроэнергии. Электрическая сеть содержит одну или несколько электрических нагрузок (L₁, …, L_k) и одно или несколько управляемых переключающих устройств для отключения/подключения упомянутых электрических нагрузок от/к упомянутому источнику электроэнергии. Способ содержит этап измерения временного окна от контрольного момента времени, этап определения по меньшей мере момента времени проверки, который содержится в упомянутом временном окне, и этап выполнения процедуры управления профилем нагрузки в упомянутый момент проверки. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ (1) управления профилем нагрузки электрической сети (10) низкого или среднего напряжения, причем электрическая сеть запитана по меньшей мере от источника (100) электроэнергии и содержит одну или более электрических нагрузок (L₁₀, L₁₂, L₂₃, L₁, …, L_K), которые могут быть отключены/подключены от/к упомянутому источнику электроэнергии, и одно или несколько управляемых переключающих устройств (В₁₀, В₁₂, В₂₃, B₁, …, В_К) для отключения/подключения упомянутых электрических нагрузок от/к упомянутому источнику электроэнергии, отличающийся тем, что он содержит этапы, на которых:

- измеряют временное окно (W_T) от контрольного момента времени (t_s), синхронизированного с контрольным сигналом, который принимают от источника электроэнергии на периодической основе;

- определяют последовательность моментов времени (t_c) проверки, которые содержатся в упомянутом временном окне (W_T);

- выполняют процедуру (90) управления профилем нагрузки в каждый из упомянутых моментов времени проверки, причем упомянутая процедура управления содержит этапы, на которых:

- получают первую информацию (I₁), которая относится к рабочему состоянию упомянутой электрической сети (10), причем первая информация содержит первый набор (D₁) данных, содержащий данные, показывающие ранг (R), присвоенный каждой из упомянутых электрических нагрузок в упомянутый момент времени (t_c) проверки, второй набор (D₂) данных, содержащий данные, показывающие уровень (L_D) отключения, присвоенный упомянутой электрической сети в упомянутый момент времени (t_c) проверки, третий набор (D₃) данных, содержащий данные, показывающие максимальный и минимальный уровень потребленной энергии (E_MAX, E_MIN), предусмотренный для упомянутой электрической сети в упомянутый момент времени (t_c) проверки;

- получают вторую информацию (I₂), которая относится к потреблению электроэнергии упомянутой электрической сети (10), причем упомянутая вторая информация содержит четвертый набор (D₄) данных, содержащий данные, показывающие энергию (E_A), которая была потреблена упомянутой электрической сетью вплоть до упомянутого момента времени (t_c) проверки;

- обновляют упомянутый второй набор (D₂) данных, если энергия, потребленная упомянутой электрической сетью, не находится в пределах упомянутых максимального и минимального уровней энергии,

- подают команду на отключение от упомянутого источника электроэнергии/мощности электрических нагрузок, которые доступны для отключения и которым присвоен ранг (R), который ниже или равен уровню отключения, который присвоен упомянутой электрической сети;

- подают команду на подключение к упомянутому источнику электроэнергии/мощности ранее отключенных электрических нагрузок, которые доступны для подключения и которым присвоен ранг (R), который выше, чем уровень отключения, который присвоен упомянутой электрической сети.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый этап обновления второго набора (D₂) данных содержит этапы, на которых:

повышают уровень (L_D) отключения, который присвоен упомянутой электрической сети (10) в случае, если энергия, потребленная упомянутой электрической сетью, выше, чем упомянутый максимальный уровень энергии (E_MAX);

понижают уровень (L_D) отключения, который присвоен упомянутой электрической сети (10) в случае, если энергия, потребленная упомянутой электрической сетью, ниже, чем упомянутый минимальный уровень энергии (E_MIN).

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что упомянутая первая информация (I₁) содержит пятый набор (D₅) данных, содержащий данные, показывающие доступность упомянутых электрических нагрузок для отключения/подключения от/к упомянутому источнику электроэнергии в упомянутый момент времени (t_c) проверки.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что упомянутая процедура (90) управления содержит этап обновления упомянутого пятого набора (D₅) данных в случае, если на одну или несколько электрических нагрузок подаются команды на отключение/подключение от/к упомянутому источнику (100) электроэнергии.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая электрическая сеть (10) содержит один или несколько электрических генераторов (G₁, …, G_M), которые можно отключить/подключить от/к упомянутому источнику электроэнергии, причем первая информация содержит шестой набор (D₆) данных, содержащий данные, показывающие ранг (R), присвоенный каждому из упомянутых электрических генераторов в упомянутый момент времени (t_c) проверки, при этом упомянутая процедура (90) управления содержит этапы, на которых:

- подают команду на отключение от упомянутого источника (100) электроэнергии электрических генераторов, которые доступны для отключения и которым присвоен ранг (R), который выше, чем уровень отключения, который присвоен упомянутой электрической сети (10);

- подают команду на подключение к упомянутому источнику (100) электроэнергии ранее отключенных электрических генераторов, которые доступны для подключения, и которым присвоен ранг (R), который равен или ниже, чем уровень отключения, который присвоен упомянутой электрической сети (10).

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что упомянутая первая информация (I₁) содержит седьмой набор (D₇) данных, содержащий данные, показывающие доступность упомянутых электрических генераторов на отключение/подключение от/к упомянутому источнику (100) электроэнергии в упомянутый момент времени (t_c) проверки.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что упомянутая процедура (90) управления содержит этап обновления упомянутого седьмого набора (D₇) данных в случае, если один или несколько электрических генераторов отключены/подключены от/к упомянутому источнику электроэнергии.

8. Способ по п. 1, отличающий тем, что процедура управления (90) содержит этап подачи команды на подключение к упомянутому источнику (100) электроэнергии ранее отключенных электрических нагрузок, которые оставались отключенными от упомянутого источника электроэнергии в течение заданного периода времени.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подача команды на отключение от упомянутого источника (100) электроэнергии электрических нагрузок, которые имеют одинаковый ранг (R), осуществляется в зависимости от времени подключения, во время которого упомянутые электрические нагрузки оставались подключенными к упомянутому источнику электроэнергии.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подача команды на подключение к упомянутому источнику (100) электроэнергии ранее отключенных электрических нагрузок, которые имеют одинаковый ранг (R), зависит от времени отключения, в течение которого упомянутые электрические нагрузки оставались отключенными от упомянутого источника электроэнергии.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутую вторую информацию (I₂) получают от измерителя (50) мощности, который функционально связан с упомянутым источником (100) электроэнергии.

12. Система (1) управления для управления профилем нагрузки электрической сети (10) низкого или среднего напряжения, причем электрическая сеть запитана по меньшей мере от источника (100) электроэнергии и содержит одну или более электрических нагрузок (L₁₀, L₁₂, L₂₃, L₁, …, L_K), которые могут быть отключены/подключены от/к упомянутому источнику электроэнергии, и одно или несколько управляемых переключающих устройств (В₁₀, В₁₂, В₂₃, B₁, …, В_К) для отключения/подключения упомянутых электрических нагрузок от/к упомянутому источнику электроэнергии, отличающаяся тем, что система управления содержит компьютеризированное средство, сконфигурированное для:

- измерения временного окна (W_T) от контрольного момента времени (t_s), синхронизированного с контрольным сигналом, который принимают от источника электроэнергии на периодической основе;

- определения последовательности моментов времени (t_c) проверки, которые содержатся в упомянутом временном окне (W_T);

- выполнения процедуры (90) управления профилем нагрузки в каждый из упомянутых моментов времени проверки, причем упомянутая процедура управления содержит этапы, на которых:

- получают первую информацию (I₁), которая относится к рабочему состоянию упомянутой электрической сети (10), причем первая информация содержит первый набор (D₁) данных, содержащий данные, показывающие ранг (R), присвоенный каждой из упомянутых электрических нагрузок в упомянутый момент времени (t_c) проверки, второй набор (D₂) данных, содержащий данные, показывающие уровень (L_D) отключения, присвоенный упомянутой электрической сети в упомянутый момент времени (t_c) проверки, третий набор (D₃) данных, содержащий данные, показывающие максимальный и минимальный уровень потребленной энергии (E_MAX, E_MIN), предусмотренный для упомянутой электрической сети в упомянутый момент времени (t_c) проверки;

- получают вторую информацию (I₂), которая относится к потреблению электроэнергии упомянутой электрической сети (10), причем упомянутая вторая информация содержит четвертый набор (D₄) данных, содержащий данные, показывающие энергию (E_A), которая была потреблена упомянутой электрической сетью вплоть до упомянутого момента времени (t_c) проверки;

- обновляют упомянутый второй набор (D₂) данных, если энергия, потребленная упомянутой электрической сетью, не находится в пределах упомянутых максимального и минимального уровней энергии,

- подают команду на отключение от упомянутого источника электроэнергии/мощности электрических нагрузок, которые доступны для отключения и которым присвоен ранг (R), который ниже или равен уровню отключения, который присвоен упомянутой электрической сети;

- подают команду на подключение к упомянутому источнику электроэнергии/мощности ранее отключенных электрических нагрузок, которые доступны для подключения и которым присвоен ранг (R), который выше, чем уровень отключения, который присвоен упомянутой электрической сети.

13. Система управления, по п. 12, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит один или несколько блоков (Т₁₀, Т₁₂, Т₂₃, T₁, …, T_K) управления/защиты, которые функционально связаны с или установлены на плате одного или более переключающих устройств электрической сети.

14. Электрическая сеть (10), содержащая систему (1) управления по п. 12 или 13.