Способ выравнивания графика нагрузки и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК H02J3/24 

(54) СПОСОБ ВЬГРАВНИВАНИЯ ГРАФИКА НАГРУЗКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Способ и устройство относятся к стабилизации нагрузки Б распределительных электрических сетях и могут найти применение на потребительских подстанциях для выравнивания графика нагрузки и резервирования электроснабжения.

Известен способ аккумулирования теплоты с целью уплотнения суточных графиков нагрузки электрических сетей, согласно которому электроприемники тепловых которых возможно введение принудительного режима электропотребления в течение суток отключают от электрических сетей на несколько часов в сутки, а потребность в тепловой энергии во время отключения покрывают за счет предварительного аккумулирования теплоты. .

Недостатком этого способа является использование внепиковой электроэнергии только в виде тепловой энергии, поэтому в данном случае вопрос резервирования электроснабжения ответственных потребителей на случай исчезновения напряжения сети не решается.

Наиболее близким к предлагаемому .по технической сущности является способ, согласно которому выравнивание графика нагрузки осуществляют путём подзаряда аккул-гуляторных батарей при небольших нагрузках и используют накопленную энергию при -пиковых нагрузках в дополнение к энергии силовой сети. В течение одного цикла работы по данному способу происходит глубокий разряд накопителя и его последующий заряд. Поэтому при исчезновении напряжения сети в момент завершения глубокого разряда накопителя потребитель полностью обесточивается. Еще одним недоотатком является сосредоточенность всех аккумуляторных батарей в одном накопителе, так как неполадки в нем могут привести к временному прекращению работы всей системы Г2.

Цель изобретения - повышение- надежности электроснабжения и экономичности использования накопителя электроэнергии. Указанная цель достигается, тем, что согласно способу выравнивания графика нагрузки накопления электроэнергии в период кшнимума нагрузки и отдачи накопленной энергий в сеть в перио максимума нагрузки через накопитель, .накопленную энергию разделяют на несколько уровней путем деления накопителя на несколько групп, гйинимальное число которы две, а максимальное равно числу мак- симумов нагрузки в сутки, в период минимума нагрузки вйе группы накопителя Включают в режим заряда с постоянным значением суммарного тока заряда/ при одном максимуме нагрузки в сети, при его наступлении вьщают энергию в сеть/ начиная с первой группы накопителя, при этом контролируют заряд этой группы и при его уменьшении до допустимого уровня вьщают энергию в сеть от второй груп пы накопителя, а первую переводят в р&жим заряда, при этом ток заряда выбирают меньше тока разряда, и так продолжают в течение всего максимума нагрузки до разряда последней группы накопителя, при нескольких, известных заранее, максимумах нагрузки, при наступлении каждого максимума энергию в сеть вьщают от соответствующей этому максимуму г)уш1ы накопителя, после чего ставят ее в режим заряда до нового наступления данного максимума, при полном исчезновении напряжения сети производят поочередный разряд всех групп накопителя в сеть. В устройстве для осуществления предложенного способа, содержащем сеть трех фазного переменного тока, источник зарядного тока, подключенный входом к сети через силовые контакты первого магнитного пускателя, катушка которого подключена к сети через кнопку управления, параллельно замыкающему контакту которой подключен замыкающий контакт первого магнитного пускателя , преобразовательный блок, подключенный входом к сети через силовые контакты второго , магнитного пускателя, первую и вторую аккумуляторные батареи, подключенные соответственно к источнику зарядного тока через контакты первого и второго зарядного конжактора, к первому входу преобразовательного блока одними полюсами через силовой контакт и силовой развязывающий диод, а другими полюсами ко второму входу преобразовательного блока через силовой контакт соответстве1 НО первого и второго ра ядного контактора, блок контроля нагрузки, состоящий из трансформатора тока, к которому подключено реле максимального тока и блок управления, блок управления выпол нен в виде катушек первого и второго зарядного контакторов, катушек первого и второго разрядного контактора, катушки второго магнитного пускателя, первого и второго реле контроля напряжения разряда и реле минимального напряжения, причем катушкр первого и второго зарядного контактора каждая через соот ветствующий размыкающий вспомогательный контакт первого и второго разрядного контактора подключены параллельно катушке первого магнитного пускателяпервое и второе реле контроля напряже- , ния разряда одними вьгоодами подключены к точкам соединения соответствующих силовых контактов разрядных контакторов и ра;жязьюающих силовых диодов, а объединенными вторыми выводами - к второму входу преобразовательного блока, первый вьгоод реле минимального напряжения подключен через два развязывающих диода к первым одноименным полюсам аккумуляторнь1х батарей, второй вывод через два развязывающих диода к двум другим полюсам аккумуляторных батарей, первый вьтод реле минимальното напряжения через соединенные параллельно первый размукающий вспомогательный контакт первого магнитного пускагтеля и первый замыкающий контакт реле максимального тока связан с первым выводом катушки второго магнитного пускателя, первым вьтодом катушки первого разрядного контактора и, через размыкающий контакт первого реле контроля напряжения разр5Зда - с первым выводом катушки второго разрядного контактора, второй вьюод которой через размыкаюишй с выдержкой времени контакт второго реле контроля напряжения разряда связан со вторым вьгоодом катушки первого разрядного контактора, через размыкающий контакт реле минимального напржисения - с вторым вьтодом катушки второго магнитного пускателя, и ч&рез соединенные параллельно второй размыкающий вспомогательный контакт первого магнитного пускателя и второй з&мыкающий контакт реле максимального тока -.с вторым выводом катушки реле минимального напряжения. На фиг. 1 представлена схема устройства выравнивания графика нагрузки| на фиг. 2 - схема резервирования электроснабжения. Устройство содержит зарядный источник тока 1, аккумуляторные батареи 2 и 3, преобразовательную установку 4. Элементы схемы управления зарщюмг кнопка управления 5, магнитный дускатель 6 с главными контактами 7 и с блок-контактами нормально разомкнутым 8 и нормально замкнутыми 9 и 10, контакторы 11 и 12 с главными контактами 13 и 14 и две шины 15. Элементы схемы управления разрядом: маг нитный пускатель 16 и главныкш контак тами 17, контакторы 18 и 19 с главными контактами 20 и 21 и нормально замкнутыми блок-контактами 22 и 23, диоды 24-29, реле ЗО минимального напряжения с нормально разомкнутым контактом 31, реле 32 и 33 контроля напряжения разр5ща с нормально замкнутым конт&ктом 34 и с нормально замкнутым контактом с вьщержкой времени на размыкание 35, шины 36, элементы контроля нагрузки сети 37 трансформатор 38 тока и реле 39 максимального тока с нормально разомкнутыми контактами 40 и 41. Рассмотрим работу устройства в след ющих режимах. Выравнивание графика с одним пиком нагрузки в сутки. Нажатием на кнопку 5 управления Пуск магнитный пускатель 6 и контакторы 11 и 12 схемы управления зарядом подключаются к двум фазам сети 37 При этом главные контакты 7 магнитного пускателя 6 подключают зарядный источник тока 1 в сеть 37, а главные контакты 13 и 14 контакторов 11 и 12 соединяют аккумуляторные батареи 2 и 3 с шинами 15. Блок-контакт 8 магнит ного пускателя 6 блокирует кнопку управления 5 Пуск и установится процес заряда аккумуляторных батарей 2 и 3. Реле ЗО минимального напряжения при значениях напряжения между общими точ ками диодов 24, 25 и 26, 27 равных минимальному значению напряжения, до которого можно разряжать аккумуляторные батареи 2 и 3, срабатывает и, замыкая контакт 31, подготавливает маг нитный пускатель 16 к работе. Реле 39 максимального- тока, подключенное ко вторичной обмотке трансформатора тока 38, контролирует нагрузку сети 37 и при превышении тока нагрузки, заданног .установкой значения (пик нагрузки), сра |батьгеает, и контактами 40 и 41 подклю ает схему управления разрядом к обшим точкам диодов 24 25 и 26, 27. . оследние имеют назначение не допускать оявления уравнительных токов иэ-за озможной разности напряжений аккуму яторных батарей 2 и 3. Контакторы 18 и 19 и магнитный пускатель 16 срабатьгаает, и главными контактами 2О и 21 одключают ак умуляторные батареи 2 в 3 к реле 32 и 33 контроля напряжения разрада и к шинам 36, а главные KOGH акты 17 подключают к сети 37 преобразовательную установку 4. Репе 32 срабатьюаёт и его контакт 34 разрывает цепь контактора 19. Нормально замкнутый контакт 23 контактора 19 возвраща ется в исходное состояние и замыкает цепь контактора 12, который главными контактами 14 переводит аккумул5ггорную батарею 3 снова в режим зар5ша. Аккумуляторная батарея 2 остается подключенной к шинам 36 преобразовател1гной установки 4 и переходит в режим разряда. В процессе разряда напряжение аккумуляторной батареи 2 снижается и при уменьшении его величины до заданного значения, ниже которого нецелесообразно их разряжать, отключается реле 32, и его нормально замкнутый контакт 34 замыкает цепь контактора 19. Пооледний главными контактами 21, подключая аккумуляторную батарею 3 к реле 33 контроля напряжения разряда и к 36 преобразовательной установки 4 переводит ее в режим разряда в сеть 37. Контакт 35 реле 33 по истечении времени выдержки разрывает цепь контактора 18, который главными контакта- . ми 20 отключает аккумуляторную батарею 2 от шин 36 и контактом 22 замыкает ,цепь контактора 11. Контакты 13 контактора 11 переводят аккумуляторную батарею 2 в режим заряда. Такая .последовательность включений позволяет переключиться от одной аккумуляторной батареи к другой, не нарушая непрерывности, отдаваемой преобразователем 4 мощности в сеть, 37. При снижении нагрузки сети 37 ниже значения установки pejie максимального тока 39 последний отпускает контакты 40 и 41, что снимает напряжение аккумуляторных батарей 2 и 3 от схемы управления разрядом, и магнитный пускатель 16 главными контактами 17 отключает преобразовательную установку 4 от сети 37, контактор 19 главными контактами 21 отключает аккумуляторную батарею 3 от шины 36. Контакт 23 кон- . тактора 19 замыкает цепь контактора 12, который главными контактами 14 переводят аккумуляторную батарею 3 в режим зарада. Дноды 28 и 29, исключают ложное срабатывание реле 32 и 33 от напряжения шин 36. Выравнивание j графика с двумя пиками нагрузки в сутки. При двух и -более пиках нагрузки в сутк на каждый пик выбирается отдель ная группа в накопителе. В предлагаемой на фиг. 1 схеме устройства каждая груп па аккумуляторной батареи в данном слу чае выравнивает один пик нагрузки в сут ки, так как в схеме две группы аккуму- ляторных батарей, они выравнивают два пика нагрузки в сутки. Отличие в принципе работы устройства заключается в том, что первая группа аккумуляторной батареи 2 не может перейти в режим разр5ада, когда наступает второй пик. Та как при первом пике он полностью разрядился и к моменту наступления второг пика не успевает полностью зарядиться, поэтому реле 33 контроля напряжения разряда не срабавъюает и своим нормаль но замкнутым контактом 35 вынуждает аккумуляторную батарею 3 перейти в режим разряда. В остальном принцип работ .устройства не отличается от описанного принципа его работы. Режим резервирования электроснабжения. С исчезновением напряжения в сети 37 элементы схемы управления зарядом магнитный пускатель 6 и контакторы 11 и 12 обесточиваются и переводят свои контакты 7, 8, 9, 13 и14в исходное состояние, т.е. зарядный источник тока отключается от сети 37 и прекращается режим заряда аккумуляторных батарей 2 и 3. Контакты 8 и 9 магнитного пускателя 6 подключают схему управления разрядом к общим точкам диодов 24, 25 и 26, 27. При этом аккумуляторные батареи 2 и 3,начиная с первой группы разряжаются в сеть 37. Если исчезновение напряжения сети произошло, когда еще аккумуляторные батареи 2 и 3 не услали зарядиться до уровня чтобы реле 32 и 33 контроля напряжения разряда срабатьша;ш, то обе группы аккумуляторных батарей окажутся подключенными к шинам 36 преобразовательной установки 4 и будут разряжаться в сеть 37. При уменьшении напряжения аккумуляторных батарей 2 и 3 до заданного значения, определяемого уставкой реле минимаяьного напряжения 30, последний, отпуская контакт 31, разрьгаает цепь магййтного пускателя 16. Последний главными ко№тактами 17 отключает преобразовательную установку 4 от сети 37 и прекращает разряд аккумуляторных батарей 2 и 3. При появлении напряжения в сети 37 нажатием на кнопку 5 управления Пуск устройство может быть включено в режим выравнивания графика нагрузки. Использование предложенного способа для выравнивания графика нагрузки по сравнению с известным приводит к экономии ЕМКОСТИ накопителя и обеспечивает резерв энергии на случай исчезновения напряжения сети при самом неблагоприятном случае. Формула и 3,0 бретения 1. Способ выравнивания графика нагрузки путем накопления электроэнергии, в период минимума нагрузки отдачи накопленной энергии в сеть в период максимума нагрузки через накопитель, отличающий Ся тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения и экономичности использования накопителя электроэнерги}, накопленную энергию разделяют на несколько : уровней путем деления накопителя на несколько групп, минимальное число которых две, а максимальное равно числу максимумов нагрузки в сутки, в период минимума нагрузки все группы накопителя включают в режим заряда с постоянным значением суммарного тока заряда, при одном максимуме нагрузки в. сети при, его наступлении вьщают энергию в сеть, начиная с первой группы накопителя, при этом контролируют заряд этой группы и при его уменьшении до допустимого уровня вьздают энергию в сеть от второй группы заакопителя, а первую переводят в режим заряда, при этом ток заряда выбирают меньше тока разряда, и так продолжают в течение всего максимума нагрузки до разряда последней группы накопителя, при нескольких, извест ных заранее максимумах нагрузки, при наступлении каждого максимума энергию в сеть вьщают от соответствующей этому максимуму группы накопителя, после чего ставяг ее в режим за- ряда до нового наступления данного максимума, при полном исчезновении напряжения сети производят поочерёд ный разряд всех групп накопителя в сеть. 99 2. Устройство для осуществления спо соба по п. 1, сод ержащее сеть трехфаэного переменного тока, источник зарядного тока, подключенный входом к сети через силовые контакты первого магнит кого пускателя, катушка котор „го подключена .к сети через кнопку управления, .параллельно замыкающему контакту которой подключен замыкающий контакт первого магнитного пускателя, преобразс нательный блок, подключенный выходом сети через силовые контакты второго магнитного пускателя, первую и вторую аккумуляторные батареи, подключенные соответственно к источнику зарядного тока через контакты первого и второго зарядного контактора, к первому входу , преобразовательного блока одними полюсами через силовой контакт и силовой развязывающий диод, а другими полюсам к другому входу преобразовательного блока через силовой контакт соответстве но первого и второго разрядного контактора, блок контроля нагрузки, состоящий из трансформатора тока, к которому подключено реле максимально тока и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения и экономичности использования аккумуляторных батарей, блок управления вьшолнен в виде катуше первого и второго зарядного контакторов катушек первого и второгоразрядного контакторов, хатушки второго магнитного пускателя, первого и второго реле контроля напряжения разряда и реле минимального напряжения, причем катушки первого и второго зарядного контактора каждая через соответствующий размыкаюишй вспомогательный контакт первого и второго разрядного контактора подключены параллельно катушке первого магнитного пускателя, первое и второе реле контроля напряжения разряда одними вьюодами подключены к точ5кам соединения соответствующих силовых кЬнтактов разр$1дных контакторов и развязывающих силовых диодов, а диненными вторыми выводами - к второму входу преобразовательного блока, первый вывод реле минимального Hanps жения подключен через два развязьтаюшйх диода к двум другим полюсам аккумул торных батарей, первый вывод реле мин мального напряжения через соединенные параллельно первый размыкающий контакт реле максимального тока связан с перовым выводом катущки второго магнитного пускателя, первым выводом катущки первого разрядного контактора и через размыкающий контакт первого реле контроля напряжения разряда - с первым выводом катушки второго разрядного контактора, второй вывод которой через размыкающий с вьщержкой времени контакт второго реле контроля напряжения разряда связан со вторым выводом катущки первого разрядного контактора, через размыкающий контакт реле мвни-мального напряжения - с вторым вьгаодом катушки второго магнитного пускателя, .и через соединенные параллельно второй размыкающий вспомогательный контакт первого магнитного пускателя и второй замыкающий контакт реле максимального тока - с вторым выводом катушки реле минимального напряжения. Источники информации, прийятые во внимание при экспертизе 1. Методические рекомендации для оценки возможностей использования вне пиковой электроэнергии в теплоустанов ках с аккумулированием теплоты. М., ВИЭСХ, 1977, с. 9. 2 Перспективы применения аккумуля; торных батарей в качес1гве источников пиковой мощности в энергосистемах США. Приложение журнала - Электрические станции, энергохозяйство за рубежом, 1977, № 2, с. 22-27.

ru

. 75251r

9S3885

4J