СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТЬЮ, КОМПЬЮТЕРНОЕ УСТРОЙСТВО, УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ И ПРЕРЫВАТЕЛЬ ЦЕПИ Российский патент 2020 года по МПК H02J3/14 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу управления распределительной электрической сетью.

Уровень техники

Как известно, современные распределительные электрические сети обычно содержат большое количество различных электрических устройств, работающих в качестве потребителей электроэнергии (нагрузки) или генераторов, в основном, независимо друг от друга.

Опыт показывает, что отсутствие согласованности в работе указанных электрических устройств может привести к резким скачкам потребления электроэнергии, которое с течением времени может существенно меняться.

Неконтролируемое повышение уровня потребления электроэнергии может привести к нарушению нормальной работы распределительной электрической сети и/или к срабатыванию устройств защиты от перегрузки, что, в свою очередь, может вызвать соответствующие неудобства для пользователей.

Кроме того, неконтролируемое увеличение спроса на электроэнергию может стать причиной того, что пользователи будут обязаны выплачивать энергетической компании высокие пени.

Существующие способы управления для активного регулирования режима потребления в распределительных электрических сетях не обеспечивают удовлетворительные функциональные характеристики.

Как правило, такие способы управления основаны на применении предварительно заданной автоматики аварийного отключения нагрузки (например, схем веерного отключения потребителей электроэнергии), которая имеет ряд недостатков.

Главным образом, в качестве основы для отключения потребителей они предусматривают использование мгновенных измерений, то есть они отключают потребителей электроэнергии незамедлительно после того, как потребление электроэнергии превысит фиксированное пороговое значение. Это может привести к ненужным отключениям потребителей электроэнергии в случае переходных процессов, например, во время запуска двигателя.

Кроме того, существующие способы управления часто демонстрируют свою непригодность при регулировании режима потребления в распределительных электрических сетях, в которых установлены электрические генераторы (например, аккумуляторные батареи, фотоэлектрические системы, солнечные электростанции, ветряные электростанции, дизельные электростанции и другие подобные системы), обеспечивающие электрическую энергию на местном уровне.

Более того, существующие способы управления, как правило, не приспособлены для того, чтобы полностью использовать тот факт, что большинство потребителей электроэнергии или генераторов, установленных в более поздних распределительных электрических сетях, имеют уставки, которые можно с течением времени динамически изменять.

Таким образом, на рынке по-прежнему существует необходимость в способах управления, способных обеспечить эффективное регулирование режима потребления в распределительных электрических сетях и, тем самым, исключить или уменьшить нежелательные срабатывания устройств защиты от перегрузок и обязательства по выплате пени энергетической компании.

Раскрытие изобретения

Для того чтобы удовлетворить данную потребность, в настоящем изобретении предложен способ управления распределительной электрической сетью в соответствии с пунктом 1 и соответствующими зависимыми пунктами формулы изобретения.

В общем, настоящее изобретение относится к способу управления распределительной электрической сетью, содержащей одно или более первых сетевых устройств, имеющих изменяемые уставки.

Способ согласно настоящему изобретению включает в себя этап, на котором определяют целевое значение потребления для распределительной электрической сети в конечный момент интервала времени наблюдения, в течение которого выполняется наблюдение за потреблением указанной распределительной электрической сети в заданном электрическом узле наблюдения указанной распределительной электрической сети.

Способ согласно настоящему изобретению включает в себя этап, на котором выполняют процедуру управления для управления уставками указанных первых сетевых устройств.

Согласно настоящему изобретению указанная процедура управления включает этапы, на которых:

- получают входные данные, относящиеся к одной или более выявленным электрическим величинам указанной распределительной электрической сети в контрольный момент в пределах указанного интервала времени наблюдения;

- вычисляют измеренное значение потребления в указанном электрическом узле наблюдения в контрольный момент;

- вычисляют прогнозное значение потребления для указанной распределительной электрической сети в конечный момент указанного интервала времени наблюдения;

- проверяют, удовлетворены ли в контрольный момент критерии вмешательства для модификации одной или более уставок указанных первых сетевых устройств;

- если указанные критерии вмешательства не удовлетворены, сохраняют уставки указанных первых сетевых устройств неизменными;

- если указанные критерии вмешательства удовлетворены, проверяют, удовлетворяет ли прогнозное значение потребления первым критериям сходимости относительно целевого значения потребления;

- если прогнозное значение потребления удовлетворяет указанным первым критериям сходимости, сохраняют уставки указанных первых сетевых устройств неизменными;

- если указанное прогнозное значение потребления не удовлетворяет указанным первым критериям сходимости, и если уставки указанных первых сетевых устройств ранее не были изменены до наступления контрольного момента, выполняют следующие этапы:

- вычисляют требуемое значение изменения мощности для указанной распределительной электрической сети для достижения указанного целевого значения потребления;

- вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для одного или более первых сетевых устройств,;

- вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для указанной распределительной электрической сети;

- вычисляют уровень приоритета для указанной распределительной электрической сети;

- выдают управляющие сигналы для изменения уставок одного или более первых сетевых устройств; причем указанные управляющие сигналы содержат информацию, указывающую уровень приоритета, вычисленный для указанной распределительной электрической сети.

Предпочтительно, если указанное прогнозное значение потребления не удовлетворяет указанным первым критериям сходимости, и если уставки указанных первых сетевых устройств уже были изменены в пределах указанного интервала времени наблюдения, то указанная процедура управления включает этапы, на которых:

- проверяют, удовлетворяет ли указанное прогнозное значение потребления вторым критериям сходимости относительно указанного целевого значения потребления;

- если указанное прогнозное значение потребления удовлетворяет указанным вторым критериям сходимости, сохраняют уставки указанных первых сетевых устройств неизменными;

- если указанное прогнозное значение потребления не удовлетворяет указанным вторым критериям сходимости, выполняют следующие этапы:

- вычисляют требуемое значение изменения мощности для указанной распределительной электрической сети для достижения указанного целевого значения потребления;

- вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для одного или более первых сетевых устройств;

- вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для указанной распределительной электрической сети;

- вычисляют уровень приоритета для указанной распределительной электрической сети;

- выдают управляющие сигналы для изменения уставок одного или более первых сетевых устройств; причем указанные управляющие сигналы содержат информацию, указывающую уровень приоритета, вычисленный для указанной распределительной электрической сети.

Предпочтительно, указанный этап, на котором проверяют, удовлетворены ли указанные критерии вмешательства, включает этапы, на которых:

- проверяют, находится ли контрольный момент в пределах интервала времени ограничения, входящего в указанный интервал времени наблюдения;

- проверяют, является ли контрольный момент кратным заданному периоду вмешательства.

Предпочтительно, указанное измеренное значение потребления вычисляют на основании средних значений, относящихся к одной или более электрическим величинам указанной распределительной электрической сети, причем указанные средние значения вычисляют на основании указанных входных данных.

Предпочтительно, способ согласно настоящему изобретению включает этап, на котором задают уровень приоритета для указанной распределительной электрической сети в конечный момент указанного интервала времени наблюдения.

Предпочтительно, способ согласно настоящему изобретению включает в себя этап, на котором генерируют управляющие сигналы для задания одной или более уставкам указанных первых сетевых устройств соответствующих предварительно заданных значений в конечный момент указанного интервала времени наблюдения, или этап, на котором сохраняют неизменными уставки указанных первых сетевых устройств в конечный момент указанного интервала времени наблюдения.

Предпочтительно, указанный интервал времени наблюдения имеет продолжительность, соответствующую периоду расчета оплаты за электроэнергию, принятому для указанной распределительной электрической сети.

Способ согласно настоящему изобретению обеспечивает согласованное управление конфигурацией распределительной электрической сети для управления потреблением в ней в течение последовательных предварительно заданных интервалов времени.

В частности, способ согласно настоящему изобретению позволяет динамически и адаптивно управлять уставками установленных сетевых устройств для обеспечения оптимальных целевых значений потребления в течение указанных последовательных предварительно заданных интервалов времени.

В способе согласно настоящему изобретению принимают критерии управления потреблением, которые можно легко регулировать и настраивать в зависимости от рабочих условий распределительной электрической сети.

Согласно еще одному аспекту в настоящем изобретении предложена компьютерная программа в соответствии с пунктом 11 прилагаемой формулы изобретения.

Согласно другому аспекту в настоящем изобретении предложено компьютерное устройство в соответствии с пунктом 12 прилагаемой формулы изобретения.

Согласно еще одному аспекту в настоящем изобретении предложено устройство управления в соответствии с пунктом 13 прилагаемой формулы изобретения.

Согласно другому аспекту в настоящем изобретении предложен прерыватель цепи (например, прерыватель цепи с литым корпусом или пневматический прерыватель цепи) в соответствии с пунктом 14 прилагаемой формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего описания предпочтительных, но не исключающих вариантов, не ограничивающих настоящее изобретение и проиллюстрированных лишь в качестве примера на прилагаемых чертежах, на которых изображено следующее.

На фиг. 1 схематично показана распределительная электрическая сеть и ее устройство управления согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2-12 представлены схемы, иллюстрирующие способ согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

Из упомянутых выше чертежей видно, что настоящее изобретение относится к способу 1 управления низковольтной или средневольтной распределительной электрической сетью 100.

В рамках настоящего изобретения понятие «низковольтный» относится к рабочим напряжениям до 1 кВ переменного тока и 1,5 кВ постоянного тока, а понятие «средневольтный» относится к рабочим напряжениям от 1 кВ переменного тока и 1,5 кВ постоянного тока до нескольких десятков киловольт, например, до 72 кВ переменного тока и 100 кВ постоянного тока.

Распределительная электрическая сеть 100 может представлять собой электрическую сеть для относительно крупных производственных, коммерческих и жилых зданий или предприятий. Например, она может характеризоваться средним потреблением электроэнергии, находящимся в диапазоне от 0,05 МВт до 10 МВт.

Распределительная электрическая сеть 100 питается от источника 150 электроэнергии, который может представлять собой, например, предприятие по производству электроэнергии или может содержать множество параллельных систем или станций по производству электроэнергии.

Распределительная электрическая сеть 100 содержит одно или более сетевых устройств CD₁, …, CD_N, UD₁, …, UD_M, выполненных с возможностью функционирования в качестве потребителей электроэнергии (электрических нагрузок, то есть выполненных с возможностью потребления электрической энергии, обеспечиваемой источником 150 электроэнергии и/или какими-либо электрическими генераторами) или же выполненных с возможностью функционирования в качестве электрических генераторов (то есть выполненных с возможностью обеспечения электрической энергии в источник 150 электроэнергии и/или каким-либо потребителям электроэнергии).

Как показано на фиг. 1, сетевые устройства CD₁, …, CD_N, UD₁, …, UD_M могут быть расположены на различных ветвях сети в соответствии с многоуровневой конфигурацией.

Однако возможны различные конфигурации, в зависимости от имеющихся потребностей.

Распределительная электрическая сеть 100 содержит одно или более первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N, имеющих изменяемые уставки, то есть уставки, которые можно модифицировать во время работы распределительной электрической сети.

Распределительная электрическая сеть 100 может также содержать одно или более вторых сетевых устройств UD₁, …, UD_M, имеющих неизменяемые уставки, то есть уставки, которые невозможно модифицировать во время работы распределительной электрической сети, например, из-за требований по управлению или ограничений, предусмотренных для нее.

Для полной ясности важно определить, что заданное сетевое устройство CD₁, …, CD_N, UD₁, …, UD_M можно рассматривать в качестве имеющего изменяемые или неизменяемые уставки в зависимости от того, каким образом указанное сетевое устройство будет функционировать в распределительной электрической сети 100, а не от его конкретной конструкции или возможных рабочих режимов.

Таким образом, заданное сетевое устройство (например, электрический генератор), которое в принципе может функционировать при разных уставках, считается имеющим неизменяемые уставки, если невозможно вмешаться в его работу во время функционирования распределительной электрической сети 100.

Наоборот, заданное сетевое устройство (например, потребитель электроэнергии, действующий по принципу «включено-выключено»), которое в принципе способно функционировать только с предварительно заданной уставкой, считается имеющим изменяемые уставки, если его можно включить/выключить в зависимости от имеющихся потребностей без конкретных требований во время функционирования распределительной электрической сети 100.

Как можно легко понять, и первые сетевые устройства CD₁, …, CD_N, и вторые сетевые устройства UD₁, …, UD_M могут быть выполнены с возможностью функционирования в качестве потребителей электроэнергии или в качестве электрических генераторов. Например, они могут представлять собой приводы, потребители электроэнергии, работающие по принципу «включено-выключено», аккумуляторные батареи, конденсаторные батареи, генераторы тока или напряжения, и другие подобные устройства.

Очевидно, что даже если рабочие уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N являются изменяемыми во время функционирования распределительной электрической сети 100, в любом случае они подвержены техническим ограничениям и/или временным ограничениям.

К примерам технических ограничений относятся технические требования, заданные типологией или природой первых сетевых устройств.

Примерами временных ограничений являются следующие ограничения:

- максимальное время отключения (tmax, откл) для потребителей электроэнергии или генераторов: данный параметр представляет собой максимальный период времени, в течение которого потребитель электроэнергии или генератор могут быть отключены от распределительной электрической сети;

- минимальное время отключения (tmax, tmin, откл) для потребителей электроэнергии или генераторов: данный параметр представляет собой минимальный период времени, в течение которого потребитель электроэнергии или генератор не может быть повторно подключен к распределительной электрической сети после его отключения;

- минимальное время подключения (tmax, tmin, вкл) для потребителей электроэнергии или генераторов: данный параметр представляет собой минимальный период времени, в течение которого потребитель электроэнергии или генератор должен быть подключен в распределительную электрическую сеть после его включения.

Поскольку они имеют изменяемые уставки во время функционирования распределительной электрической сети 100, уставкам первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N может быть предпочтительно назначен заданный приоритет, который представляет собой числовое значение (показатель), указывающий порядок, с которым следует менять указанные уставки, в случае необходимости.

Из приведенного ниже описания ясно следует, что в каждый рабочий момент, функционирование каждого первого сетевого устройства CD₁, …, CD_N может быть представлено в виде характеристической зависимости в системе отсчета ΔP-r, где ΔP представляет собой (положительное или отрицательное) изменение мощности, которое может быть получено при изменении уставок указанного первого сетевого устройства, а r представляет собой приоритет, назначенный уставкам указанного первого сетевого устройства для модификации.

Для полной ясности следует определить, что в рамках настоящего изобретения система отсчета ΔP-r представляет собой систему отсчета (например, типа декартовой системы координат), в которой изменение мощности, обеспечиваемое устройством, установкой или сетью путем модификации его уставок, выражено в виде функции от приоритета, назначенного уставкам указанного устройства, установки или сети.

Предпочтительно, распределительная электрическая сеть 100 содержит одно или более управляемых переключающих устройств B₁, …, B_K для отключения/подключения одного или более сетевых устройств CD₁, …, CD_N, UD₁, …, UD_M или одной или более ветвей сети от источника 150 электроэнергии/к источнику 150 электроэнергии.

Переключающие устройства B₁, …, B_K могут включать, например, прерыватели цепи, замыкатели, интерфейсы ввода/вывода, интерфейсы связи или другие подобные устройства.

Способ согласно настоящему изобретению обеспечивает управление потреблением распределительной электрической сети 100 в ее предварительно заданном электрическом узле P_CC наблюдения в течение предварительно заданного интервала T_ow времени наблюдения.

Для полной ясности следует определить, что в рамках настоящего изобретения понятие «потребление» обозначает потребление электроэнергии, среднее потребление мощности или другие физические величины, эквивалентные перечисленным выше параметрам; также следует указать, что понятие «мощность» может относиться к «активной мощности», «реактивной мощности» или «кажущейся мощности» в зависимости от конкретных потребностей.

Во время функционирования распределительной электрической сети 100 способ согласно настоящему изобретению выполняется периодически с последовательными интервалами T_ow времени наблюдения.

Электрический узел P_CC наблюдения представляет собой любой электрический узел распределительной электрической сети 100, в котором следует вести наблюдение за режимом потребления распределительной электрической сети 100.

Электрический узел P_CC наблюдения может быть выбран в зависимости от имеющихся потребностей, например, в соответствии с ограничениями по управлению, необходимыми для распределительной электрической сети 100.

Интервал T_ow времени наблюдения представляет собой период времени, в течение которого осуществляется наблюдение за потреблением распределительной электрической сети 100 в электрическом узле P_CC наблюдения.

Предпочтительно, интервал T_ow времени наблюдения имеет продолжительность, соответствующую периоду расчета оплаты за электроэнергию (например, 15 минутам), принятому энергетической компанией для подачи электрической энергии в распределительную электрическую сеть 100.

Однако продолжительность интервала T_ow времени наблюдения может быть выбрана в зависимости от имеющихся потребностей.

Таким образом, в течение срока эксплуатации распределительной электрической сети 100 можно применять интервалы T_ow времени наблюдения различной продолжительности.

Каждый интервал T_ow времени наблюдения имеет начальный момент t_S и конечный момент t_E.

Предпочтительно, начальный момент t_S каждого интервала T_ow времени наблюдения выбирается так, чтобы он совпадал с конечным моментом t_E непосредственного предыдущего интервала времени наблюдения.

Предпочтительно, начальные моменты t_S последовательных интервалов T_ow времени наблюдения, применяемых во время срока эксплуатации распределительной электрической сети 100, синхронизированы с опорным сигналом, принимаемым от источника 100 электроэнергии на периодической основе, например, один раз в день.

Согласно настоящему изобретению способ 1 содержит этап 3, на котором определяют целевое значение E_Ctv потребления для распределительной электрической сети 100 (в ее электрическом узле P_CC наблюдения) в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

Целевое значение E_ctv потребления представляет собой уровень потребления, который требуется достичь в распределительной электрической сети 100 в конце интервала T_ow времени наблюдения.

Целевое значение E_CTV потребления зависит от текущих рабочих условий распределительной электрической сети 100 и, таким образом, может меняться от одного интервала T_ow времени наблюдения к другому.

Целевое значение E_Ctv потребления предпочтительно выбирается так, чтобы оно удовлетворял требованиям по управлению, необходимым для распределительной электрической сети 100 во время интервала T_ow времени наблюдения и устанавливаемым, например, управляющим сети или энергетической компанией.

Согласно настоящему изобретению, способ 1 содержит этап 4, на котором выполняют процедуру 40 управления для управления уставками первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N распределительной электрической сети 100.

В общем и целом, процедура 40 управления включает последовательность этапов управления, направленных на регулирование, в зависимости от потребления в распределительной электрической сети 100 в течение интервала T_ow времени наблюдения, уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N так, чтобы распределительная электрическая сеть 100 могла достичь целевого значения E_ctv потребления, спрогнозированного для указанного интервала T_ow времени наблюдения.

Процедуру 40 управления предпочтительно выполняют в один или более предварительно заданных контрольных моментов t_C, входящих в интервал T_ow времени наблюдения.

Предпочтительно, каждый контрольный момент t_C кратен предварительно заданному периоду ΔT_S выборки (например, 1 с), измеряемому так, чтобы он начинался от начального момента t_s интервала T_ow времени наблюдения. На практике каждый контрольный момент может быть определен как t_c=K1*ΔT_S, где K1 представляет собой целое положительное число, отсчитываемое так, чтобы начинать от начального момента t_s.

Как очевидно из нижеследующего описания, в каждый контрольный момент t_c интервала T_ow времени наблюдения процедура 40 управления обеспечивает измерение фактического потребления распределительной электрической сети 100 в электрическом узле P_CC наблюдения, и проверку того, соответствует ли фактическое потребление распределительной электрической сети 100 спрогнозированному целевому значению E_ctv потребления, а также выдачу управляющих сигналов CON для модификации уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N, если это необходимо для достижения целевого значения E_ctv потребления.

Как будет очевидно из приведенного ниже описания, согласно настоящему изобретению любое возможное вмешательство в отношении первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N происходит только тогда, когда контрольный момент t_c, в который выполняется процедура 40 управления, не входит в предварительно заданный интервал T_Hw времени ограничения, содержащийся в интервале T_ow времени наблюдения, и когда указанный контрольный момент кратен предварительно заданному периоду ΔT_I вмешательства (например, 60 с), измеряемому так, чтобы он начинался от начального момента t_s интервала T_ow времени наблюдения.

Далее приведено описание указанной процедуры 40 управления.

Согласно настоящему изобретению процедура 40 управления включает в себя этап 401, на котором получают входные данные D_in, относящиеся к одной или более выявленным электрическим величинам распределительной электрической сети 100 в контрольный момент tc, входящий в интервал T_ow времени наблюдения.

Входные данные D_IN могут относиться к любой подходящей электрической величине, которая касается функционирования одного или более сетевых устройств CD₁, …, CD_N, UD₁, …, UD_M и позволяет измерить фактическое потребление распределительной электрической сети 100 в электрическом узле P_CC наблюдения.

Предпочтительно, входные данные D_IN обеспечиваются одним или более устройствами 400 обнаружения (например, датчиками напряжения, датчиками тока и другими подобными датчиками) распределительной электрической сети 100.

Однако согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения входные данные D_IN могут включать в себя также данные, полученные из таблиц или баз данных, описывающих рабочие характеристики одного или более сетевых устройств CD₁, …, CD_N, UD₁, …, UD_M распределительной электрической сети 100.

Согласно настоящему изобретению процедура 40 управления включает в себя этап 402, на котором вычисляют измеренное значение E_Cmv потребления в электрическом узле P_CC наблюдения в контрольный момент tc.

Вычисление измеренного значения E_Cmv предпочтительно основано на входных данных D_IN, полученных на предыдущем этапе 401 процедуры 40 управления.

Предпочтительно, измеренное значение E_Cmv вычисляют на основании средних значений А одной или более электрических величин распределительной электрической сети 100. Такие средние значения А могут, в свою очередь, быть вычислены на основании входных данных D_in путем осуществления вычислений скользящего среднего (в соответствии с вычислительными алгоритмами известного типа) в течение подходящего интервала времени вычисления, который может быть выбран в зависимости от имеющихся потребностей.

На фиг. 5 схематично представлен пример кривой (изображенной сплошной линией), отражающей фактическое потребление распределительной электрической сети в электрическом узле P_CC наблюдения. Такая кривая схематично иллюстрирует последовательность измеренных значений E_Cmv, вычисленных в соответствующие последовательные контрольные моменты t_C.

Согласно настоящему изобретению процедура 40 управления включает в себя этап 403, на котором вычисляют прогнозное значение E_CFV потребления для распределительной электрической сети 100. Прогнозное значение E_Cfv потребления предпочтительно относится к конечному моменту t_E интервала T_ow времени наблюдения.

В основном прогнозное значение E_Cfv потребления отражает оценку уровня потребления распределительной электрической сети в электрическом узле P_CC наблюдения, который вероятно может достичь распределительная электрическая сеть 100 в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения в свете фактического уровня потребления, измеренного в контрольный момент t_C.

На фиг. 5 также схематично представлен пример кривой (изображенной пунктирной линией), отражающей прогнозное потребление (в конечный момент t_E) для распределительной электрической сети. Такая кривая схематично иллюстрирует последовательность прогнозных значений E_cfv, вычисленных в соответствующие последовательные контрольные моменты.

Предпочтительно, прогнозное значение E_cfv потребления вычисляют на основании фактического потребления распределительной электрической сети 100 в контрольный момент tc, другими словами, на основании измеренного значения E_Cmv потребления, характеризующего фактическое потребление в контрольный момент tc.

Например, в каждый контрольный момент tc прогнозное значение E_Cfv потребления может быть вычислено на основании следующего отношения:

где E_CMV(t_c) представляет собой измеренное значение E_Cmv потребления (в электрическом узле P_CC потребления) в контрольный момент t_C, а t_E-t_C представляет собой остаточный интервал времени до окончания интервала T_ow времени наблюдения (начиная с контрольного момента t_C).

Согласно настоящему изобретению процедура 40 управления включает в себя этапы 404, 406, на которых проверяют, удовлетворены ли в контрольный момент tc критерии вмешательства для модификации одной или более уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N.

Как можно понять из нижеследующего описания, указанные критерии вмешательства проверяют для обеспечения устойчивого и корректного выполнения процедуры 40 управления с учетом ресурсов обработки, имеющихся в наличии для выполнения процедуры 40 управления.

Предпочтительно, упомянутые критерии вмешательства относятся только к установке контрольного момента t_C внутри интервала T_ow времени наблюдения и не относится к режиму потребления в распределительной электрической сети.

Предпочтительно, указанные критерии вмешательства содержат условие о том, что контрольный момент t_C должен быть за пределами интервала T_Hw времени ограничения. При этом интервал T_Hw времени ограничения входит в интервал T_ow времени наблюдения и имеет предварительно заданную продолжительность, вычисленную так, чтобы начинаться от начального момента t_s.

Предпочтительно, такие критерии вмешательства проверяют для обеспечения того, чтобы вычисленная последовательность прогнозных значений E_cfv стабилизировалась в достаточной степени в контрольный момент t_C.

Предпочтительно, указанные критерии вмешательства включают условие, что контрольный момент t_C должен быть кратным заданному периоду ΔT_I вмешательства, измеренному так, чтобы начинаться от начального момента t_s интервала T_ow времени наблюдения.

На практике указанные критерии вмешательства включают условие, что t_c=K₂*ΔT_I, где K2 представляет собой целое положительное число, отсчитываемое так, чтобы начинаться от начального момента t_s.

Предпочтительно, период ΔT_I вмешательства (например, 60 с) предварительно задан и превышает по длительности период ΔT_S выборки, предпочтительно кратен ему.

Предпочтительно, период ΔT_I вмешательства устанавливают на основании ресурсов обработки, доступных для выполнения этапов процедуры 40 управления, в частности, для выдачи возможных управляющих сигналов для модификации уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N.

Если упомянутые критерии вмешательства не удовлетворены, процедура 40 управления обеспечивает сохранение уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N неизменными. В этом случае процедуру 40 управления завершают; она далее будет выполняться в последующие контрольные моменты t_c+ΔT_s.

Если упомянутые критерии вмешательства удовлетворены, процедура 40 управления перейдет к проверке (этап 408) режима потребления распределительной электрической сети 100 в контрольный момент t_c относительно целевого значения E_CTV потребления, которое будет обеспечено в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

Предпочтительно, этап проверки критериев вмешательства содержит этап 404 проверки того, находится ли контрольный момент tc в пределах интервала T_Hw времени ограничения, и этап 406 проверки того, кратен ли контрольный момент tc периоду ΔT_I вмешательства.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения (фиг. 3) после раскрытого выше этапа 403 вычисления прогнозного значения E_CFv потребления процедура 40 управления включает этап 404, на котором проверяют, находится ли контрольный момент tc в пределах интервала T_Hw времени ограничения.

Если контрольный момент tc находится в пределах интервала T_Hw времени ограничения, то процедура 40 управления включает этап 405, на котором уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N сохраняют неизменными. В этом случае процедуру 40 управления завершают; она будет далее выполняться в последующие контрольные моменты t_c+ΔT_s.

Если контрольный момент tc не находится в пределах интервала T_Hw времени ограничения, то процедура 40 управления включает этап 406, на котором проверяют, кратен ли контрольный момент tc периоду ΔT_I вмешательства.

Если контрольный момент tc не кратен периоду ΔT_I вмешательства, то процедура 40 управления включает этап 407, на котором уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N сохраняют неизменными. В этом случае процедуру 40 управления завершают; она будет выполняться в последующие контрольные моменты t_c+ΔT_s.

Если контрольный момент tc кратен периоду ΔT_I вмешательства, то указанные критерии вмешательства оказываются удовлетворенными, и процедура 40 управления перейдет к проверке (этап 408) режима потребления распределительной электрической сети 100.

Согласно настоящему изобретению, если указанные критерии вмешательства удовлетворены, то процедура 40 управления включает 408, на котором проверяют, удовлетворяет ли прогнозное значение E_Cfv потребления первым критериям сходимости относительно целевого значения E_ctv потребления.

Предпочтительно, согласно указанным первым критериям сходимости прогнозное значение E_Cfv потребления в контрольный момент t_c должно удовлетворять следующему условию:

где Е1, Е2 представляют собой, соответственно, первое и второе предварительно заданные граничные значения, причем Е1>Е2.

На практике, на этапе 408 процедура 40 управления обеспечивает проверку того, попадает ли прогнозное значение E_Cfv потребления в первую область TR1 допустимых значений, заданную первой и второй предварительно заданными границами В1, В2, обеспечивающими сходимость к целевому значению E_Ctv потребления.

Указанные предварительно заданные границы характеризуют последовательность максимальных и минимальных прогнозных абсолютных значений потребления, обеспечивающих достижение целевого значения E_Ctv потребления без вмешательства в первые сетевые устройства CD₁, …, CD_N.

Предпочтительно, первую и вторую предварительно заданные границы В1, В2 вычисляют в виде полиномиальных кривых, которые оптимизированы (на основе общего количества сетевых устройств) так, чтобы обеспечить превышение (даже значительное) максимального значения потребления, заданного для распределительной электрической сети, в один или более моментов при условии, что общее потребление распределительной электрической сети (в интервале T_ow времени наблюдения) не превышает целевое значение E_Ctv потребления.

На фиг. 5-8 указанные предварительно заданные границы схематично показаны в виде соответствующих граничных линий В1, В2, сходящихся к целевому значению E_Ctv потребления и пересекающихся в нем в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

На фиг. 6 проиллюстрирована ситуация, при которой прогнозное значение E_cfv потребления удовлетворяет следующему условию: {E_Cfv>Е1; E_Cfv>Е2}.

Данное условие не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости. Таким образом, будет необходимо изменить уставки одного или более сетевых устройств CD₁, …, CD_N для достижения целевого значения E_Ctv потребления в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

В частности, поскольку прогнозное значение E_Cfv потребления является слишком большим по сравнению с первой областью TR1 допустимых значений, необходимо изменить уставки одного или более первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N так, чтобы уменьшить потребление в распределительной электрической сети в остаточном интервале t_E-t_c времени до окончания интервала T_ow времени наблюдения.

На фиг. 7 проиллюстрирована ситуация, при которой прогнозное значение E_cfv потребления удовлетворяет следующему условию: {E_Cfv<Е1; E_Cfv>Е2}.

Данное условие удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости. Таким образом, нет необходимости менять уставки одного или более сетевых устройств CD₁, …, CD_N для достижения целевого значения E_Ctv потребления в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

На фиг. 8 проиллюстрирована ситуация, при которой прогнозное значение E_Cfv потребления удовлетворяет следующему условию: {E_Cfv<Е1; E_Cfv<Е2}.

Данное условие не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости. Таким образом, можно изменить уставки одного или более сетевых устройств CD₁, …, CD_N для достижения целевого значения E_Ctv потребления в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

В частности, поскольку прогнозное значение E_Cfv потребления является слишком малым по сравнению с первой областью TR1 допустимых значений, можно изменить уставки одного или более сетевых устройств CD₁, …, CD_N так, чтобы увеличить потребление распределительной электрической сети в остаточном интервале t_E-t_C времени до окончания интервала T_ow времени наблюдения.

Согласно настоящему изобретения, если вычисленное прогнозное значение E_cfv потребления удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости, то процедура 40 управления включает этап 409, на котором уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N сохраняют неизменными. В этом случае процедуру 40 управления завершают; она будет выполняться в последующие контрольные моменты t_c+ΔT_s.

Согласно настоящему изобретению, если вычисленное прогнозное значение E_cfv потребления не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости, то процедура 40 управления предпочтительно обеспечивает различные последовательности этапов в зависимости от того, были ли уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N ранее изменены в течение интервала T_ow времени наблюдения до наступления контрольного момента t_c.

Согласно настоящему изобретению, если вычисленное прогнозное значение E_cfv потребления не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости, и уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N не были изменены ни одного раза во время интервала T_ow времени наблюдения до контрольного момента t_c, процедура 40 управления включает в первую последовательность этапов 410-414 для модификации уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N.

В соответствии с упомянутой выше последовательностью этапов, процедура 40 управления включает этап 410, на котором вычисляют требуемое значение ΔP_req изменения мощности, требуемое распределительной электрической сетью для достижения целевого значения E_Ctv потребления в остаточный интервал t_E-t_c времени до окончания интервала T_ow времени наблюдения.

Предпочтительно, требуемое значение ΔP_req изменения мощности характеризует активную мощность, которую нужно потребить в электрическом узле P_CC наблюдения для достижения целевого значения E_Ctv потребления.

Например, в каждый контрольный момент t_c требуемое значение ΔP_REq изменения мощности может быть вычислено в соответствии со следующим отношением:

где E_CFV(t_c) представляет собой прогнозное значение потребления, вычисленное в контрольный момент t_c, а t_E-t_c представляет собой остаточный интервал времени до окончания интервала T_ow времени наблюдения.

Очевидно, что требуемое значение ΔP_rEq изменения мощности будет положительным, если прогнозное значение E_Cfv потребления является слишком большим по сравнению с первой областью TR1 допустимых значений (фиг. 6). По сути, в этом случае можно изменить уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N так, чтобы уменьшить потребление в распределительной электрической сети 100 для достижения целевого значения E_Ctv потребления в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

С другой стороны, требуемое значение ΔP_REQ изменения мощности будет отрицательным, если прогнозное значение E_Cfv потребления является слишком малым по сравнению с первой областью TR1 допустимых значений (фиг. 6). По сути, в этом случае необходимо изменить уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N так, чтобы увеличить потребление в распределительной электрической сети 100 для достижения целевого значение E_Ctv потребления в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

В соответствии с упомянутой выше первой последовательностью этапов, процедура 40 управления включает этап 411, на котором вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для одного или более первых сетевых устройств (CD₁, …, CD_N), при этом в указанной системе отсчета ΔР представляет собой доступное изменение мощности, а r представляет собой приоритет, назначенный уставкам указанного первого сетевого устройства.

Предпочтительно, упомянутые характеристические зависимости в системе отсчета ΔP-r вычисляют только для первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N, которые являются активными в контрольный момент t_c.

Для полной ясности следует указать, что сетевое устройство считается «активным», когда оно не отключено от распределительной электрической сети 100 по какой-либо причине и может функционировать в полном объеме.

Этап 411 процедуры 40 управления основан на упомянутом выше факте, что в каждый контрольный момент t_c работа каждого первого сетевого устройства CD₁, …, CD_N может быть представлена посредством характеристических зависимостей, выражающих доступное (положительное или отрицательное) изменение ΔР мощности для указанного первого сетевого устройства (при модификации уставок указанного первого устройства) в виде функции от приоритета r, назначенного уставкам указанного первого сетевого устройства.

Характеристические зависимости заданного первого сетевого устройства могут быть вычислены на основании уставок, установленных в начальный момент t_s интервала T_ow времени наблюдения для указанного первого сетевого устройства, и на основании технических ограничений и временных ограничений, установленных для указанного первого сетевого устройства.

Например, характеристическая зависимость электрического генератора может быть вычислена на основании выходной мощности, заданной для указанного электрического генератора в начальный момент t_s интервала T_ow времени наблюдения, максимальной выходной мощности, спрогнозированной для указанного электрического генератора, и количества уровней регулирования уставок, благодаря чему указанный электрический генератор может обеспечивать и регулировать свою выходную мощность.

Предпочтительно, характеристические зависимости, вычисленные для первых сетевых устройств, представляют собой линейные функции, которые могут быть определены в виде ΔP_i(r)=A_i+B_ir, где коэффициенты A_i, B_i зависят от уставок, технических ограничений и временных ограничений, установленных для первых сетевых устройств.

При реализации настоящего изобретения на практике характеристические зависимости, вычисленные для первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N, могут предпочтительно состоять из таблиц значений, которые могут храниться в носителе данных.

Примеры характеристических зависимостей для обобщенного первого сетевого устройства CD₁, …, CD_N в обобщенный контрольный момент схематично показаны на фиг. 11А-11В.

В качестве соглашения, для зависимостей, показанных на упомянутых чертежах, применено «условие для генератора». Однако, может быть также применено противоположное «условие для потребителя электроэнергии».

На фиг. 11А показана характеристическая зависимость для обобщенного первого сетевого устройства CD₁, …, CD_N в обобщенный контрольный момент для положительного изменения мощности.

На фиг. 11В показана характеристическая зависимость для обобщенного первого сетевого устройства CD₁, …, CD_N в обобщенный контрольный момент для отрицательного изменения мощности.

Как можно легко понять из вышесказанного, характеристические зависимости в системе отсчета ΔP-r для каждого первого сетевого устройства CD₁, …, CD_N могут меняться от одного контрольного момента к другому в зависимости от рабочих условий указанного первого сетевого устройства.

Кроме того, указанные характеристические зависимости могут меняться в зависимости от типа указанного первого сетевого устройства, то есть в зависимости от того, является ли указанное первое сетевое устройство приводом, потребителем электроэнергии, работающим по принципу «включено/выключено», аккумуляторной батареей, конденсаторной батареей, генератором тока или напряжения, или другим подобным устройством.

В соответствии с упомянутой выше первой последовательностью этапов, процедура 40 управления включает этап 412, на котором вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для распределительной электрической сети 100.

Этап 412 процедуры 40 управления основан на том факте, что в каждый контрольный момент t_c работа распределительной электрической сети 100 может быть представлена характеристической зависимостью в системе отсчета ΔP-r. В этом случае ΔР представляет собой доступное (положительное или отрицательное) изменение мощности для распределительной электрической сети 100 за счет изменения уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t_c), а r представляет собой приоритет, назначенный распределительной электрической сети 100.

Характеристическая зависимость распределительной электрической сети 100 в системе отсчета ΔP-r может быть вычислена на основании характеристических зависимостей, вычисленных для первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N (предпочтительно тех, что являются активными в контрольный момент t_c).

Пример характеристической зависимости для распределительной электрической сети 100 в обобщенный контрольный момент схематично показан на фиг. 12. Как можно легко понять, проиллюстрированная характеристическая зависимость получена путем комбинирования (например, путем суммирования) характеристических зависимостей, вычисленных для трех первых сетевых устройств CD₁, CD₂, CD₃ в системе отсчета ΔP-r.

Что касается первых сетевых устройств, характеристическая зависимость в системе отсчета ΔP-r для распределительной электрической сети 100 может меняться от одного контрольного момента к другому в зависимости от рабочих условий первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N и в зависимости от того, какие из первых сетевых устройств являются активными в контрольный момент t_c.

В соответствии с упомянутой выше первой последовательностью этапов процедура 40 управления включает этап 413, на котором вычисляют уровень λ приоритета для распределительной электрической сети 100 в контрольный момент t_c.

Уровень λ приоритета предпочтительно вычисляют на основании данных, вычисленных на этапах 410-412 процедуры 40 управления, в частности, на основании требуемого значения ΔP_REq изменения мощности и характеристических зависимостей, вычисленных для первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t_c) и для распределительной электрической сети 100.

Согласно возможной реализации настоящего изобретения на практике уровень λ приоритета в контрольный момент t_c геометрически идентифицируется (с помощью известных алгоритмов интерполяции) в характеристической зависимости распределительной электрической сети 100 на основании требуемого значения ΔP_req изменения мощности.

На практике, согласно данному подходу уровень λ(t_c) приоритета в контрольный момент t_c представляет собой значение приоритета, соответствующее требуемому значению ΔP_REQ(t_c) изменения мощности, вычисленному в контрольный момент t_c, в характеристической зависимости в системе отсчета ΔP-r, вычисленной для распределительной электрической сети 100 (фиг. 12).

Согласно альтернативному варианту реализации настоящего изобретения на практике уровень λ приоритета вычисляют путем решения проблемы оптимизации, в которой задействованы первые сетевые устройства CD₁, …, CD_N (предпочтительно те, которые являются активными в контрольный момент t_c).

Указанная проблема оптимизации может быть предпочтительно определена на основе уставок, установленных для указанных первых сетевых устройств в начальный момент t_s интервала T_ow времени наблюдения, на основании характеристик, вычисленных для указанных первых сетевых устройств, и на основании требуемого значения ΔP_REq изменения мощности.

Например, указанная проблема оптимизации может быть выражена следующим отношением:

где W_i(ΔP_i) представляет собой взвешенную характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для i-ого первого сетевого устройства, ΔP_i представляет собой уставку по мощности для указанного i-ого первого сетевого устройства, а N представляет собой количество первых сетевых устройств (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t_c).

Как упомянуто выше, характеристическая зависимость в системе отсчета ΔP-r для i-ого первого сетевого устройства представляет собой линейную функцию типа ΔP_i(r)=A_i+B_ir, где коэффициенты A_i, B_i зависят от уставок, технических ограничений и временных ограничений, установленных для указанного первого сетевого устройства.

Упомянутые выше ограничения для проблемы оптимизации могут включать в себя технические ограничения, установленные для первых сетевых устройств (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t_c), и ограничения, относящиеся к работе распределительной электрической сети 100, в связи с тем, что целевое значение E_ctv потребления должно быть достигнуто в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

Эти последние ограничения могут быть выражены следующим отношением:

где ΔP_rEq представляет собой требуемое значение изменения мощности в контрольный момент t_c, которое вычисляют для распределительной электрической сети 100 на этапе 410 процедуры 40 управления, a ΔP_i представляет собой изменение мощности, которое может быть обеспечено i-м первым сетевым устройством в остаточный интервал t_E-t_c времени до окончания интервала T_ow времени наблюдения.

Система дифференциальных уравнений, выражающих упомянутую выше проблему оптимизации, может быть легко решена, например, путем использования известных алгоритмов метода лямбда-итерации (ILM, Iteration Lambda Method).

После вычисления уровня λ приоритета для распределительной электрической сети 100 процедура 100 управления обеспечивает вмешательство в уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t_c).

В соответствии с упомянутой выше первой последовательностью этапов процедура 40 управления включает этап 414, на котором выдают управляющие сигналы CON для изменения уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t_c).

Управляющие сигналы CON обеспечивают информацию об уровне λ приоритета распределительной электрической сети 100 в контрольный момент t_c, который был вычислен на упомянутом выше этапе 413 процедуры 40 управления.

В ответ на управляющие сигналы CON, первые сетевые устройства CD₁, …, CD_N будут действовать в соответствии со своими характеристическими зависимостями в системе отсчета ΔP-r (фиг. 11А-11В).

На фиг. 11А показана характеристическая зависимость для обобщенного первого сетевого устройства CD₁, …, CD_N для (требуемого) положительного изменения мощности (ΔP_REq>0).

В соответствии с этой характеристической зависимостью обобщенное первое сетевое устройство будет действовать следующим образом:

- если уровень λ приоритета распределительной электрической сети 100 меньше или равен минимальному уровню r_MiN приоритета, предусмотренному для уставок указанного первого сетевого устройства (то есть когда λ <= r_MIN), указанное первое сетевое устройство не будет менять свои уставки;

- если уровень λ приоритета больше или равен максимальному уровню r_MAX приоритета, предусмотренному для уставок указанного первого сетевого устройства (то есть когда λ >= r_MAX), указанное первое сетевое устройство изменит свои уставки для обеспечения максимального положительного изменения ΔP_MAX мощности, доступного в виду технических ограничений указанного сетевого устройства;

- если уровень λ приоритета находится в диапазоне между минимальным и максимальным уровнями r_MiN, r_MAX приоритета, предусмотренными для уставок указанного первого сетевого устройства (то есть когда r_MIN<λ<r_MAX), указанное первое сетевое устройство изменит свои уставки для обеспечения (положительного) изменения мощности ΔР_λ, соответствующего уровню λ приоритета.

На фиг. 11В показана характеристическая зависимость для обобщенного первого сетевого устройства CD₁, …, CD_N для (требуемого) отрицательного изменения мощности (ΔP_req<0).

В соответствии с указанной характеристической зависимостью обобщенное первое сетевое устройство будет функционировать следующим образом:

- если уровень λ приоритета меньше или равен минимальному уровню t_Min приоритета, предусмотренному для уставок указанного первого сетевого устройства (то есть когда λ <= r_MIN), указанное первое сетевое устройство изменит свои уставки для обеспечения максимального положительного изменения ΔP_MAX мощности, доступного в виду технических ограничений и временных ограничений указанного сетевого устройства;

- если уровень λ приоритета больше или равен максимальному уровню r_MAX приоритета, предусмотренному для уставок указанного первого сетевого устройства (то есть когда λ >= r_MAX), указанное первое сетевое устройство не будет менять свои уставки;

- если уровень λ приоритета находится в диапазоне между минимальным и максимальным уровнями r_MiN, r_MAX приоритета, предусмотренными для уставок указанного первого сетевого устройства (то есть когда r_MiN<λ<r_MAX), указанное первое сетевое устройство изменит свои уставки для обеспечения (отрицательного) изменения мощности ΔР_λ, соответствующего указанному уровню λ приоритета.

На этапе 414 процедуру 40 управления завершают и далее выполняют в последующие контрольные моменты t_c+ΔT_s.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, если вычисленное прогнозное значение E_Cfv потребления не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости, и уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N уже были изменены хотя бы раз в течение интервала T_ow времени наблюдения до наступления контрольного момента t_c, процедура 40 управления включает вторую последовательность этапов 415-421 для модификации уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N.

На фиг. 9А-9В, 10А-10В проиллюстрированы некоторые ситуации, в которых уставки одного или более первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N уже были изменены в течение интервала T_ow времени наблюдения, а именно в момент t_P=t_c-ΔT_I, предшествующий контрольному моменту t_c.

На фиг. 9А-9В проиллюстрированы ситуации, в которых прогнозное значение E_Cfv потребления в контрольный момент t_c по-прежнему удовлетворяет условию {E_cfv>Е1; E_Cfv>Е2} несмотря на вмешательство в уставки первых сетевых устройств в момент t_P=t_c-ΔT_I, предшествующий контрольному моменту t_c. Такое условие не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости.

На фиг. 10А-10В проиллюстрированы ситуации, в которых прогнозное значение E_Cfv потребления, в контрольный момент t_c, по-прежнему удовлетворяет условию {E_cfv>Е1; E_Cfv>Е2} несмотря на вмешательство в уставки первых сетевых устройств в момент t_P=t_c-ΔT_I, предшествующий контрольному моменту t_c. Такое условие также не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости.

В проиллюстрированных ситуациях процедура 40 управления обеспечивает выполнение упомянутой выше второй последовательности этапов 415-421 для модификации уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N.

Предпочтительно, процедура 40 управления включает этап 415, на котором проверяют, удовлетворяет ли прогнозное значение E_Cfv потребления в контрольный момент t_c вторым критериям сходимости (отличным от указанных первых критериев сходимости) относительно целевого значения E_Ctv потребления.

Предпочтительно, согласно указанным вторым критериям сходимости прогнозное значение E_Cfv потребления в контрольный момент t_c должно удовлетворять следующему условию:

или

где Е1, Е2 (причем Е1>Е2) представляют собой, соответственно, первое и второе предварительно заданные граничные значения, учитываемые упомянутыми выше первыми критериями сходимости, а Е3, Е4 представляют собой, соответственно, третье и четвертое предварительно заданные граничные значения, причем Е3>Е1, а Е4<Е2.

Предпочтительно, третье и четвертое предварительно заданные граничные значения Е3, Е4 зависят от прогнозного значения E_cfv потребления, вычисленного в момент t_P=t_c-ΔTI, предшествующий контрольному моменту t_c.

Например, в контрольный момент t_c третье и четвертое предварительно заданные граничные значения Е3, Е4 могут быть вычислены в соответствии со следующим отношением:

где E_CFV(t_p), E_Ctv представляют собой, соответственно, прогнозное значение E_cfv потребления, вычисленное в момент t_P=t_c-ΔTI, и целевое значение потребления в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

На практике, на этапе 415 процедура 40 управления обеспечивает проверку того, попадает ли прогнозное значение E_Cfv потребления, которое все еще выходит за пределы первой области TR1 допустимых значений, несмотря на вмешательство в уставки первых сетевых устройств в момент t_P=t_c-ΔTI, в пределы второй области TR2 допустимых значений или в пределы третьей области TR3 допустимых значений, которые заданы дополнительными предварительно заданными границами В3, В4, обеспечивающими сходимость к целевому значению E_Ctv потребления.

Указанные предварительно заданные границы характеризуют последовательность максимальных и минимальных прогнозных производных величин потребления, обеспечивающих достижение целевого значения E_Ctv потребления без дальнейшего вмешательства в первые сетевые устройства CD₁, …, CD_N.

На фиг. 9А-9В, 10А-10В указанные предварительно заданные границы схематично показаны соответствующими граничными линиями В3, В4, сходящимися к целевому значению E_ctv потребления и пересекающими целевое значение E_CFv потребления, вычисленное в момент t_P, и целевое значение E_ctv потребления в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

На фиг. 9А показана ситуация, в которой прогнозное значение E_Cfv потребления удовлетворяет следующему условию: {E_Cfv>Е1; E_Cfv>Е3}.

Данное условие не удовлетворяет упомянутым выше вторым критериям сходимости. Таким образом, будет необходимо изменить уставки одного или более первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N для достижения целевого значения E_Ctv потребления в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

В частности, поскольку прогнозное значение E_cfv потребления является слишком большим по сравнению со второй областью TR2 допустимых значений, несмотря на предыдущее вмешательство в уставки в момент t_P, будет необходимо изменить уставки одного или более сетевых устройств CD₁, …, CD_N так, чтобы дополнительно уменьшить потребление в распределительной электрической сети в остаточном интервале t_E-t_c времени до окончания интервала T_ow времени наблюдения.

На фиг. 9В показана ситуация, в которой прогнозное значение E_Cfv потребления удовлетворяет следующему условию: {E_Cfv>Е1; E_Cfv<Е3}.

Данное условие удовлетворяет упомянутым выше вторым критериям сходимости. Таким образом, отпадает необходимость в дополнительном изменении уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N для достижения целевого значения E_ctv потребления в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения. Поскольку прогнозное значение E_Cfv потребления находится в пределах второй области TR2 допустимых значений, потребление в распределительной электрической сети 100 уже сходится к целевому значению E_Ctv потребления благодаря вмешательству в уставки первых сетевых устройств, которое было выполнено в момент t_P=t_c-ΔT_I, предшествующий контрольному моменту t_c.

На фиг. 10А показана ситуация, в которой прогнозное значение E_Cfv потребления удовлетворяет следующему условию: {E_Cfv<Е2; E_CFv<Е4}.

Данное условие не удовлетворяет упомянутым выше вторым критериям сходимости. Таким образом, будет необходимо изменить уставки одного или более первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N для достижения целевого значения E_ctv потребления в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

В частности, поскольку прогнозное значение E_Cfv потребления является слишком малым по сравнению со второй областью TR2 допустимых значений, несмотря на предыдущее вмешательство в уставки в момент t_P, можно изменить уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N так, чтобы дополнительно увеличить потребление в распределительной электрической сети в остаточном интервале t_E-t_c времени до окончания интервала T_ow времени наблюдения.

На фиг. 10В показана ситуация, в которой прогнозное значение E_Cfv потребления удовлетворяет следующему условию: {E_Cfv<Е2; E_Cfv>Е4}.

Данное условие удовлетворяет упомянутым выше вторым критериям сходимости. Таким образом, отпадает необходимость в дополнительном изменении уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N для достижения целевого значения E_ctv потребления в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения. Поскольку прогнозное значение E_cfv потребления находится в пределах второй области TR2 допустимых значений, потребление в распределительной электрической сети 100 уже сходится к целевому значению E_Ctv потребления благодаря вмешательству в уставки первых сетевых устройств, которое было выполнено в момент t_P=t_c-ΔT_I, предшествующий контрольному моменту t_c.

Предпочтительно, если вычисленное прогнозное значение E_cfv потребления удовлетворяет упомянутым выше критериям сходимости, процедура 40 управления включает этап 416, на котором сохраняют уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N неизменными. В этом случае процедуру 40 управления завершают и далее выполняют в последующие контрольные моменты t_c+ΔT_s.

Предпочтительно, если вычисленное прогнозное значение E_Cfv потребления не удовлетворяет упомянутым выше вторым критериям сходимости, процедура 40 управления обеспечивает выполнение дополнительных этапов 417-421 для модификации уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N. Этапы 417-421 процедуры 40 управления аналогичны (на практике идентичны, с учетом соответствующих изменений) раскрытым выше этапам 410-414.

Предпочтительно, процедура 40 управления включает этап 417, на котором вычисляют требуемое значение ΔP_req изменения мощности для распределительной электрической сети для достижения целевого значения E_Ctv потребления в остаточный интервал t_E-t_c времени до окончания интервала T_ow времени наблюдения.

Предпочтительно, требуемое значение ΔP_REq изменения мощности характеризует мощность, которую нужно потребить в электрическом узле P_CC наблюдения для достижения целевого значения E_ctv потребления.

Требуемое значение ΔP_REq изменения мощности может быть вычислено раскрытым выше способом.

И снова, требуемое значение ΔP_REq изменения мощности будет положительным или отрицательным в зависимости от того, является ли прогнозное значение E_Cfv потребления слишком большим (фиг. 9А-9В) или слишком малым (фиг. 10А-10В) по сравнению с первой областью TR1 допустимых значений.

Предпочтительно, процедура 40 управления включает этап 418, на котором, для каждого первого сетевого устройства CD₁, …, CD_N вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r, в которой ΔР представляет собой доступное изменение мощности, а r представляет собой приоритет, назначенный уставкам указанного первого сетевого устройства.

Предпочтительно, упомянутые характеристические зависимости в системе отсчета ΔP-r вычисляют только для первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N, которые являются активными в контрольный момент t_c.

Характеристические зависимости каждого первого сетевого устройства CD₁, …, CD_N можно вычислить раскрытым выше способом.

Предпочтительно, характеристические зависимости, вычисленные для первых сетевых устройств (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t_c), представляют собой линейные функции, которые могут быть заданы как ΔP_i(r)=A_i+B_ir, где коэффициенты A_i, B_i зависят от уставок, технических ограничений и временных ограничений, установленных для первых сетевых устройств.

Предпочтительно, процедура 40 управления включает 419, на котором в контрольный момент t_c вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для распределительной электрической сети 100.

Характеристическая зависимость для распределительной электрической сети 100 может быть вычислена раскрытым выше способом.

Предпочтительно, процедура 40 управления включает этап 420, на котором вычисляют уровень λ приоритета для распределительной электрической сети 100 в контрольный момент t_c.

Уровень λ приоритета предпочтительно вычисляют на основании данных, вычисленных на этапах 417-419 процедуры 40 управления, в частности, на основании требуемого значения ΔP_req изменения мощности и характеристических зависимостей, вычисленных для первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N и для распределительной электрической сети 100.

Уровень λ приоритета распределительной электрической сети 100 в контрольный момент t_c может быть вычислен раскрытым выше способом.

После вычисления уровня λ приоритета для распределительной электрической сети 100 процедура 40 управления обеспечивает дополнительное вмешательство в уставки первых сетевых устройств (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t_c).

Предпочтительно, процедура 40 управления включает этап 421, на котором выдают управляющие сигналы CON для изменения уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t_c).

Управляющие сигналы CON обеспечивают информацию об уровне λ приоритета распределительной электрической сети 100 в контрольный момент t_c, который был вычислен на упомянутом выше этапе 413 процедуры 40 управления.

В ответ на управляющие сигналы CON, первые сетевые устройства CD₁, …, CD_N будут действовать в соответствии со своими характеристическими зависимостями в системе отсчета ΔP-r, как раскрыто выше (фиг. 11А-11В).

На этапе 421 процедуру 40 управления завершают и далее выполняют ее в последующие контрольные моменты t_c+ΔT_s.

Согласно возможным вариантам осуществления настоящего изобретения, если вычисленное прогнозное значение E_Cfv потребления не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости, и уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N уже были изменены хотя бы раз в течение интервала T_ow времени наблюдения, процедуру 40 управления просто завершают и далее выполняют в последующие контрольные моменты t_c+ΔT_s.

На практике такие альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают вмешательство в уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N только один раз в течение интервала T_ow времени наблюдения.

Предпочтительно, способ 1 содержит этап 5, на котором устанавливают уровень λ, приоритета для распределительной электрической сети 100 в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения такой уровень λ, приоритета может представлять собой предварительно заданное значение, подлежащее установлению в конце каждого интервала T_ow времени наблюдения (и в начале следующего интервала).

Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения такой уровень λ приоритета может представлять собой уровень приоритета, вычисленный при последнем вмешательстве в уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения способ 1 содержит этап 6А, на котором выдают управляющие сигналы CON для установки уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N равными соответствующим предварительно заданным значениям в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения.

На практике эти варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают повторное задание уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N в конце интервала T_ow времени наблюдения.

Согласно альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения способ 1 включает этап 6В, на котором сохраняют уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N в конечный момент t_E интервала T_ow времени наблюдения неизменными.

На практике такие альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают сохранение уставок первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N на уровне, заданном при последнем вмешательстве в уставки первых сетевых устройств CD₁, …, CD_N.

Способ согласно настоящему изобретению, в частности, предназначен для реализации посредством компьютерного устройства 300.

Таким образом, согласно другому аспекту, настоящее изобретение относится к компьютерной программе 350, содержащей программные инструкции для выполнения способа согласно настоящему изобретению.

Компьютерная программа 350 сохранена или может быть сохранена на носителе информации, например, в памяти компьютерного устройства 300 (фиг. 1).

Согласно другому аспекту настоящее изобретение также относится к компьютерному устройству 300, содержащему компьютеризированные ресурсы (например, один или более микропроцессоров), выполненные с возможностью исполнения программных инструкций для выполнения способа согласно настоящему изобретению.

Компьютерное устройство 300 может представлять собой компьютерное устройство, установленное в полевых условиях или в удаленном местоположении относительно распределительной электрической сети 100.

Например, компьютерное устройство 300 может представлять собой блок управления и защиты, установленный на панели переключающего устройства, или цифровое реле для распределительных электрических сетей, или контроллер.

Согласно еще одному аспекту настоящее изобретение относится к устройству 200 управления, содержащему аппаратные и программные ресурсы, предназначенные для реализации способа согласно настоящему изобретению.

Устройство 200 управления может быть реализовано в соответствии с различными архитектурами управления, например, централизованными архитектурами или многоуровневыми архитектурами.

Например, как показано на фиг. 1, устройство управления может содержать контроллер 300, оснащенный ресурсами обработки, выполненными с возможностью исполнения программных инструкций для выполнения способа согласно настоящему изобретению.

Очевидно, что при необходимости могут быть применены другие архитектуры управления, отличные от тех, что были раскрыты выше.

Способ согласно настоящему изобретению является достаточно эффективным для управления потреблением в распределительной электрической сети.

Способ согласно настоящему изобретению позволяет значительно снижать резкие скачки спроса на электроэнергию.

В частности, способ согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность надлежащего управления работой распределительной электрической сети с учетом текущего времени функционирования (например, времени суток), затрат на энергоресурсы, наличия более дешевых источников питания т.д.

Способ согласно настоящему изобретению, в частности, предназначен для реализации различными архитектурами управления, в зависимости от потребностей, например, централизованными, многоуровневыми или распределенными архитектурами управления.

Способ согласно настоящему изобретению, в частности, предназначен для реализации с использованием аппаратных и программных ресурсов, которые уже установлены в полевых условиях для управления работой распределительной электрической сети.

Способ согласно настоящему изобретению, в частности, предназначен для реализации в цифровых распределительных сетях (интеллектуальных сетях, микро сетях и т.д.).

Способ согласно настоящему изобретению можно относительно легко и эффективно с точки зрения затрат практически реализовать в полевых условиях.

Использование: в области электротехники для управления распределительной электрической сетью, содержащей одно или несколько первых сетевых устройств, имеющих изменяемые уставки. Технический результат - обеспечение эффективноего регулирования режима потребления в распределительных электрических сетях и, тем самым, исключение или уменьшение нежелательных срабатываний устройств защиты от перегрузок. Способ согласно настоящему изобретению включает в себя этапы, на которых: определяют целевое значение потребления для указанной распределительной электрической сети, причем указанное целевое значение потребления определяют относительно конечного момента интервала времени наблюдения, в который осуществляют наблюдение за потреблением указанной распределительной электрической сети в заданном электрическом узле наблюдения указанной распределительной электрической сети; и выполняют процедуру управления для управления уставками указанных первых сетевых устройств. 5 н. и 8 з.п.ф-лы, 15 ил.

1. Способ (1) управления распределительной электрической сетью (100), причем указанная распределительная электрическая сеть содержит одно или более первых сетевых устройств (CD₁, …, CD_N), имеющих изменяемые уставки, причем указанный способ включает этап, на котором

определяют (3) целевое значение (E_Ctv) потребления для указанной распределительной электрической сети в конечный момент (t_E) интервала (T_ow) времени наблюдения, в течение которого выполняется наблюдение за потреблением указанной распределительной электрической сети в заданном электрическом узле (Р_Сс) наблюдения указанной распределительной электрической сети;

отличающийся тем, что включает этап (4), на котором выполняют процедуру (40) управления для управления уставками указанных первых сетевых устройств (CD₁, …, CD_N), причем указанная процедура управления включает этапы, на которых

получают (401) входные данные (D_IN), относящиеся к одной или более выявленным электрическим величинам указанной распределительной электрической сети, в контрольный момент (tc) в пределах указанного интервала (T_ow) времени наблюдения;

вычисляют (402) измеренное значение (E_Cmv) потребления в указанном электрическом узле (Р_Сс) наблюдения в контрольный момент (tc);

вычисляют (403) прогнозное значение (E_Cfv) потребления для указанной распределительной электрической сети в конечный момент (t_E) указанного интервала (T_ow) времени наблюдения;

проверяют (404, 406), удовлетворены ли в контрольный момент (tc) критерии вмешательства для модификации одной или более уставок указанных первых сетевых устройств (CD₁, …, CD_N);

если указанные критерии вмешательства не удовлетворены, сохраняют (405, 407) уставки указанных первых сетевых устройств (CD₁, …, CD_N) неизменными;

если указанные критерии вмешательства удовлетворены, проверяют (408), удовлетворяет ли прогнозное значение (E_Cfv) потребления первым критериям сходимости относительно целевого значения (E_Ctv) потребления;

если прогнозное значение (E_CFv) потребления удовлетворяет указанным первым критериям сходимости, сохраняют (409) уставки указанных первых сетевых устройств (CD₁, …, CD_N) неизменными;

если указанное прогнозное значение (E_Cfv) потребления не удовлетворяет указанным первым критериям сходимости и если уставки указанных первых сетевых устройств ранее не были изменены до наступления контрольного момента (t_c), выполняют следующие этапы:

вычисляют (410) требуемое значение (ΔP_req) изменения мощности для указанной распределительной электрической сети для достижения указанного целевого значения (E_Ctv) потребления;

вычисляют (411) характеристическую зависимость в системе отсчета ΔР-r для одного или более первых сетевых устройств (CD₁, …, CD_N);

вычисляют (412) характеристическую зависимость в системе отсчета ΔР-r для указанной распределительной электрической сети;

вычисляют (413) уровень (λ) приоритета для указанной распределительной электрической сети;

выдают (414) управляющие сигналы (CON) для изменения уставок одного или более первых сетевых устройств (CD₁, …, CD_N); причем указанные управляющие сигналы содержат информацию, указывающую уровень (λ) приоритета, вычисленный для указанной распределительной электрической сети.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что если указанное прогнозное значение (E_Cfv) потребления не удовлетворяет указанным первым критериям сходимости и если уставки указанных первых сетевых устройств (CD₁, …, CD_N) уже были изменены в пределах указанного интервала (T_ow) времени наблюдения, то указанная процедура (40) управления включает этапы, на которых:

проверяют (415), удовлетворяет ли указанное прогнозное значение (E_Cfv) потребления вторым критериям сходимости относительно указанного целевого значения (E_Ctv) потребления;

если указанное прогнозное значение (E_Cfv) потребления удовлетворяет указанным вторым критериям сходимости, сохраняют (416) уставки указанных первых сетевых устройств (CD₁, …, CD_N) неизменными;

если указанное прогнозное значение (E_Cfv) потребления не удовлетворяет указанным вторым критериям сходимости, выполняют следующие этапы:

вычисляют (417) требуемое значение (ΔP_req) изменения мощности для указанной распределительной электрической сети для достижения указанного целевого значения (E_Ctv) потребления;

вычисляют (418) характеристическую зависимость в системе отсчета ΔР-r для одного или более первых сетевых устройств (CD₁, …, CD_N);

вычисляют (419) характеристическую зависимость в системе отсчета ΔР-r для указанной распределительной электрической сети;

вычисляют (420) уровень (λ) приоритета для указанной распределительной электрической сети;

выдают (421) управляющие сигналы (CON) для изменения уставок одного или более первых сетевых устройств (CD₁, …, CD_N); причем указанные управляющие сигналы содержат информацию, указывающую уровень (λ) приоритета, вычисленный для указанной распределительной электрической сети.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанный этап, на котором проверяют, удовлетворены ли указанные критерии вмешательства, включает этапы, на которых

проверяют (404), находится ли контрольный момент (tc) в пределах интервала (T_Hw) времени ограничения, входящего в указанный интервал (T_ow) времени наблюдения;

проверяют (406), является ли контрольный момент (tc) кратным заданному периоду (ΔT_I) вмешательства.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что указанное измеренное значение (E_Cmv) потребления вычисляют на основании средних значений (А), относящихся к одной или более электрическим величинам указанной распределительной электрической сети, причем указанные средние значения вычисляют на основании указанных входных данных (D_IN).

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что включает этап, на котором задают (5) уровень (λ) приоритета для указанной распределительной электрической сети в конечный момент (t_E) указанного интервала (T_ow) времени наблюдения.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что включает этап, на котором генерируют (6А) управляющие сигналы (CON) для задания одной или более уставкам указанных первых сетевых устройств соответствующих предварительно заданных значений в конечный момент (t_E) указанного интервала (T_ow) времени наблюдения.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что включает этап, на котором сохраняют (6В) неизменными уставки указанных первых сетевых устройств в конечный момент (t_E) указанного интервала (T_ow) времени наблюдения.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что указанный интервал (T_ow) времени наблюдения имеет продолжительность, соответствующую периоду расчета оплаты за электроэнергию, принятому для указанной распределительной электрической сети (100).

9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что указанная распределительная электрическая сеть (100) содержит одно или более вторых сетевых устройств (UD₁, …, UD_M), имеющих неизменяемые уставки.

10. Компьютерное устройство (300), отличающееся тем, что содержит ресурсы обработки, выполненные с возможностью исполнения программных инструкций для реализации способа (1) по любому из пп. 1-9.

11. Устройство (200) управления для управления распределительной электрической сетью (100), отличающееся тем, что содержит компьютерное устройство (300) по п. 10.

12. Распределительная электрическая сеть (100), отличающаяся тем, что содержит компьютерное устройство (300) по п. 10.

13. Прерыватель цепи, отличающийся тем, что содержит компьютерное устройство (300) по п. 10.