BRPI1105230A2 - sistema e mÉtodo para gerenciamento de captador de carga fria com utilizaÇço de resposta de demanda - Google Patents

Abstract

SISTEMA E MÉTODO PARA GERENCIAMENTO DE CAPTADOR DE CARGA FRIA COM UTILIZAÇçO DE RESPOSTA DE DEMANDA. Trata-se de um sistema e método para restaurar simultaneamente a potência a cargas em uma rede de distribuição que experimentou uma falha. A carga de captação sobre o alimentador na rede de distribuição é estimada e o limite de carga sobre o alimentador é determinado. A carga sobre o alimentador é dividida em grupos com base no limite de carga. Um processo de controle da carga de restauração é determinado, e a potência é restaurada a cada um dos grupos simultaneamente com base no processo de controle de restauração da potência.

Description

"SISTEMA E MÉTODO PARA GERENCIAMENTO DE CAPTADOR DE CARGA FRIA COM UTILIZAÇÃO DE RESPOSTA DE DEMANDA"

ANTECEDENTES

Sistemas de distribuição de potência são projetados para controlar carga de pico de consumidor, embora ainda poupe alguma capacidade para cobrir sobrecargas de contingência e crescimento de carga projetado. Mediante operação em regime permanente, em qualquer momento, a carga no sistema depende do número de cargas/eletrodomésticos do consumidor em operação. Um único usuário final impõe uma variabilidade muito alta de carga sobre o sistema de potência. Uma vez que diferentes eletrodomésticos são ligados/desligados em momentos diferentes, a demanda de eletricidade é altamente errática. Entretanto, a grade de distribuição elétrica ou o alimentador de distribuição observa a demanda agregada por eletricidade, que é suavizada por diversidade demográfica e temporal. Para sistemas de distribuição que fornecem potência a um grupo de consumidores relativamente amplo e diverso, a demanda de eletricidade de pico sobre o alimentador pode estar de 20 a 50% das demandas de pico não diversificadas combinadas. Um exemplo seria a operação das unidades de HVAC ou condicionamento de ar que operam com base em pontos de ajuste de temperatura, faixas mortas de temperatura, e ciclos de trabalho. Com muitas cargas termostáticas em linha, existe suficiente randomização nos três parâmetros acima que fará com que estas unidades liguem/desliguem em momentos diferentes, sendo que assim reduz a demanda de potência instantânea máxima em comparação com um cenário em que um único sistema de HVAC de tamanho equivalente era operado. Além do mais, existe também diversidade de eletrodomésticos dentro da demanda de cliente individual. Essa diversidade é perdida após uma falha estendida, que cria uma demanda de potência não diversificada, súbita, grande sobre o alimentador que é muito maior do que a típica carga de alimentador diversificada.

Quando o sistema não está em uma condição de operação em regime permanente, problemas podem surgir devido à perda de diversidade de carga. Tal condição existe quando o sistema está se recuperando de um período estendido de falha ou um evento de captação de carga fria. Sob tal situação, o alimentador é exigido para responder a um surto muito alto na demanda de eletricidade pelo fato de que o fator temporal ou a diversidade de tempo em demanda de potência (dos usuários finais) é perdido(a). Isto é pelo fato de que após uma falha estendida todos os eletrodomésticos vêm em linha ao mesmo tempo e demanda sua potência nominal máxima até que seu regime permanente seja alcançado. Por exemplo, no caso das cargas termostáticas, à medida que a temperatura em regime permanente desejada pode ser muito diferente da temperatura presente, especialmente após uma falha estendida, tais eletrodomésticos permanecerão em operação até que a temperatura desejada seja alcançada. Como resultado, o sistema de distribuição de potência pode observar um grande pico em demanda de potência por um período de tempo estendido. Além disso, a energização de um circuito de distribuição pode resultar em altas correntes afluentes devido à magnetização de transformador e arranque de motor. Isto ainda compõe a demanda de corrente de pico. Sob algumas condições, o relê de sobrecorrente pode reagir a tais altas sobrecargas, acionando os disjuntores para abrir o alimentador de distribuição. Tal acionamento e religação dos alimentadores de distribuição é uma perturbação e pode causar atrasos na captação de carga. Além disso, as grandes correntes que fluem sobre o alimentador por um período de tempo estendido pode afetar a vida do equipamento de modo adverso.

Muita pesquisa passou por desenvolvimento de estratégias para tratar de captação de carga fria. A maioria das estratégias controla a demanda de potência sob um evento de captação de carga fria mediante a energização de receptáculos de carga, um de cada vez. As cargas são agrupadas/divididas em seções em receptáculos distintos e a potência é restaurada a um receptáculo de cada vez. A energização de um receptáculo de carga é feita após um determinado atraso de tempo a partir da energização do anterior. Com tal abordagem, a potência para o último grupo de cargas pode apenas ser restaurada após um atraso, quando todos os grupos anteriores foram energizados.

Por estes e outros motivos, existe uma necessidade pela presente invenção.

Breve Descrição

Um sistema e método para simultaneamente restaurar a potência a cargas em uma rede de distribuição. A carga de captação sobre o alimentador na rede de distribuição é estimada e o limite de carga sobre o alimentador é determinado. A carga sobre o alimentador é dividida em grupos com base no limite de carga. Um processo de controle da carga de restauração é determinado, e a potência é restaurada a cada um dos grupos simultaneamente com base no processo de controle de restauração da potência.

Breve Descrição dos Desenhos

A natureza e os vários atributos adicionais da invenção aparecerão mais completamente mediante a consideração das realizações ilustrativas da invenção que são apresentadas esquematicamente nas figuras. Assim como os numerais de referência representam as partes correspondentes.

A Figura 1 ilustra um sistema de acordo com uma realização da

invenção;

A Figura 2 ilustra uma representação diagramática de um sistema elétrico geral;

A Figura 3 ilustra um gráfico de restauração de potência a uma carga por controle de tensão de acordo com uma realização exemplificadora; e

A Figura 4 ilustra um fluxograma para um método de restauração de potência de captação de carga fria de acordo com uma realização exemplificadora.

Embora os desenhos acima identificados apresentem realizações alternativas, outras realizações da presente invenção são também contempladas, como percebido na discussão. Em todos os casos, esta revelação apresenta realizações ilustradas da presente invenção por meio de representação e não limitação. Inúmeras outras modificações e realizações podem ser desenvolvidas por aqueles versados na técnica que se encontram dentro do escopo e espírito dos princípios desta invenção.

Descrição Detalhada As realizações descritas no presente documento são

direcionadas a um método e sistema de gerenciamento de energia para restaurar a carga sobre um sistema de potência de distribuição. Embora as realizações da invenção sejam descritas no contexto de utilidades elétricas ou energia e operações de grade de potência, será apreciado por aqueles versados na técnica que o sistema e o método podem ser utilizados para outros fins ou utilidades também.

Como utilizado no presente documento, o termo "módulo" se refere a software, hardware, ou firmware, ou qualquer combinação destes, ou qualquer sistema, processo, ou funcionalidade que executa ou facilita os processos descritos no presente documento.

A Figura 1 ilustra um diagrama geral de um sistema de restauração de potência de acordo com uma realização exemplificadora para utilização com o sistema 200 mostrado na Figura 2. Como mostrado na Figura 1, o centro de controle de utilidade 200 pode ser disposto em e/ou hospedado pela utilidade 108 e/ou por qualquer outra parte. Para fins de descrição, uma única utilidade 108, um único centro de controle de utilidade 200 e um pequeno número de cargas 104 são mostrados. Entretanto, deve ser entendido que o sistema pode incluir qualquer número adequado do centro de controle de utilidades 200, as utilidades 108 e as cargas 104. A comunicação entre as cargas 104 ou os lugares, o centro de controle de utilidade 200 e a utilidade 108 ocorrem por meio de uma WAN (por exemplo, Internet) 106, WiMAX, banda larga, AMI, e/ou carreadores de linha de potência, por exemplo. A comunicação pode também ocorrer por meio de uma rede privada. Qualquer meio adequado para comunicação pode ser utilizado.

O centro de controle de utilidade 200 pode incluir um módulo de Resposta da Demanda (DR) 110, um Módulo de Serviços de Gerenciamento de Redes (NMS) 130, um módulo de interface do usuário 132, um banco de dados do cliente (DB) 134, e um banco de dados de programa (DB) 136. O módulo de NMS 130 fornece gerenciamento de comunicação e abastecimento para o módulo de DR 110, os lugares ou cargas 104 e a utilidade 108. O banco de dados do cliente 134 armazena perfis de lugares para os clientes na rede. Cada perfil de lugar inclui dados tais como dados históricos para cada lugar na rede e informações sobre participação em qualquer programa de resposta da demanda, por exemplo. Os dados históricos podem incluir informações sobre o uso de utilidade do cliente incluindo tipo de carga, tempo de uso (TOU), duração do uso, eventos de resposta da demanda ou remoção, por exemplo. As informações de uso de lugar armazenadas no banco de dados 134 podem ser atualizadas periodicamente (por exemplo, horárias, diárias) com dados de carga, incluindo o preço por hora e carga horária após um período de vinte e quatro horas, dados ambientais incluindo informações climáticas (por exemplo, temperatura, humidade, velocidade do tempo, graus de aquecimento e resfriamento, etc.) e informações de hora e data, tais como dia da semana, estação do ano, etc. Além disso, o banco de dados 134 armazena os dados de evento para cada lugar. Mais especificamente, o banco de dados 134 armazena informações históricas sobre se um lugar participou em um evento de resposta da demanda, o tempo de início e o tempo de término, dia da semana, estação do ano, etc. Além disso, a quantidade de rebote e redução de carga é armazenada no banco de dados 134. Os dados relacionados à previsão de resposta e os cálculos de benefício futuro esperados podem também ser armazenados no banco de dados 134. O módulo de interface do usuário 132 habilita a troca de informações com um operador.

O centro de controle de utilidade 200 inclui ainda um módulo de sistema de gerenciamento de energia (EMS) 112 que realiza previsão de carga para a rede e monitora, controla e otimiza o desempenho do sistema de geração e transmissão. Um módulo de Controle Supervisório e Aquisição de Dados (SCADA) 114 fornece informações em tempo real em diferentes pontos na grade e também fornece controles locais. O SCADA usualmente se refere a monitoração e controle básico de dispositivos de campo incluindo disjuntores, interruptores, capacitores, religadores e transformadores. O módulo de SCADA 114 inclui computadores de coleta de dados no centro de controle 200 e unidades terminais remotas (RTUs) no campo que pode controlar e monitorar de modo coletivo qualquer lugar de centenas a dezenas de milhares de pontos de dados. O mesmo também inclui uma interface do usuário que é tipicamente monitorada ao redor do relógio. A interface do usuário, em adição a uma ou mais exibições de computador, usualmente inclui um painel de mapa ou exibições de grupo grandes para fornecer uma visão geral de estado do sistema.

Um módulo de Sistema de Gerenciamento de Falhas (OMS) 116 monitora as informações de estado da carga e as informações de restauração de falha para as cargas 104 na rede. Algumas das funções realizadas pelo módulo de OMS 116 incluem, mas não estão limitadas a, previsão de falha, fornecimento de informações sobre a extensão das paralisações e impacto aos clientes, e dar prioridade aos esforços de restauração. De acordo com realizações exemplificadoras, o módulo de OMS 116 inclui um módulo de restauração de potência 117 que gerencia a restauração da potência às cargas 104 após uma falha. O módulo de OMS 116 opera com base em um modelo de rede detalhado do sistema de distribuição que é gerado e mantido por um módulo de Sistemas de Informações Geográficas (GIS) 118. Um módulo de Sistemas de Gerenciamento de Distribuição (DMS) 120 fornece resposta em tempo real a condições de rede instáveis ou adversas mediante o fornecimento de informações sobre resposta de carga e estado de carga. O módulo de DMS 120 gerencia a resposta a alarmes e/ou eventos. Informações do cliente, incluindo informações de contrato de serviço, participação em programas de resposta da demanda e/ou incentivo, e informações de preço de contrato, por exemplo, são monitoradas e controladas pelo módulo de Sistema de Informação ao Cliente (CIS) 122. Um módulo de Controle de Carga Direta (DLC) 124 controla e gerencia os dispositivos de sítio do cliente tais como o termostato - HVAC, aquecedor de água, bomba de piscina, máquina de lavar, secadora, lava-louças, TV de LCD / Plasma, cargas de plugue (por exemplo, computadores, acessórios / periféricos de computador, máquina de fax, fontes de alimentação), refrigerador, e iluminação, por exemplo. Estes são em sua maioria tipos de dispositivos discretos que tem liga/desliga, modo econômico/modo normal, ou múltiplos modos de economia de energia discretos (por exemplo, iluminação dimerizada). A cobrança de cliente é realizada pelo módulo de cobrança 126. Em algumas realizações, estes componentes podem ser fornecidos separadamente no sistema 100 em lugar de no centro de controle de utilidade 200. Para facilitar a discussão, apenas um centro de controle de utilidade 200 é mostrado, entretanto, pode existir qualquer número de centros de controle de utilidade como preciso para o desempenho.

A Figura 2 ilustra um único diagrama de linha de um sistema elétrico 210 geral da geração à utilização. O sistema elétrico 210 inclui uma estação de geração 212, uma subestação de transmissão 214, subestações locais ou subestações de distribuição 216 e cargas 104. A estação de geração 212 pode ser qualquer estação de geração de potência incluindo, mas não limitada a, uma estação de geração hidrelétrica, uma estação de geração termelétrica, uma estação de geração eólica ou uma estação de geração solar, por exemplo. A estação de geração 212 gera eletricidade em uma tensão de estação de geração. A eletricidade na tensão de nível de transmissão é transmitida para a subestação de transmissão 214 por linhas de transmissão de tensão extra-alta (EHV) 220. As linhas de transmissão de EHV 220 transporta a eletricidade a longas distâncias para uma subestação. Na subestação de transmissão 214, uma redução na tensão ocorre para distribuição para outros pontos no sistema através das linhas de transmissão de alta tensão (HV) 222. Reduções de tensão adicionais para cargas residencial ou comerciais e industriais 104 acontecem na subestação de distribuição 216.

O centro de controle de utilidade 200 é utilizado no sistema 210 para operação e manutenção da estação de geração 212, a subestação de transmissão 214 e a subestação de distribuição 216. O centro de controle de utilidade 200 recebe dados de cada um destes componentes e também fornece sinais de controle a estes componentes. Deve também ser observado no presente documento que as cargas 104 comunicam com suas respectivas subestações locais 216 e assim, o centro de controle de utilidade 200 também recebe e transmite informações para e a partir das cargas 104. Em uma realização, os medidores inteligentes (não mostrados) facilitam a comunicação entre as cargas 104 e as subestações locais 216. Os modos de comunicação entre estes vários componentes podem incluir fibra óptica, sistemas de onda portadora em linha, e várias tecnologias sem fio. Nas realizações exemplificadoras, as cargas podem ser qualquer tipo de carga incluindo, mas não limitadas a, qualquer tipo de eletrodomésticos ou máquinas, sensores, veículos elétricos híbridos plug-in (PHEV)1 veículos elétricos plug-in (PEV) e/ou renováveis, por exemplo. Em algumas realizações, algumas das cargas podem ser dispostas em lugares e ser controladas com a utilização de qualquer número de interfaces ou protocolos incluindo Zigbee, Z-Wave1 WiFi, ou Homeplug, por exemplo.

As realizações reveladas no presente documento fornecem um sistema e método para controlar a restauração da potência ou da demanda de potência durante uma condição de captação de carga fria ou transiente através do uso de recursos de demanda. As realizações permitem que as cargas em uma rede de distribuição sejam lentamente trazidas até a potência completa após uma falha, de modo a minimizar a potência extraída da rede. De acordo com realizações da invenção, a potência é restaurada a todas as cargas na rede de distribuição simultaneamente, mas seu consumo de potência é lentamente inclinado a montante de modo a facilitar a fácil restauração da rede. As cargas, no presente, se referem à demanda de potência agregada de uma entidade comercial/de lugar/doméstica que compreende muitos eletrodomésticos tais como unidades de HVAC, iluminação, componentes eletrônicos etc.

A restauração de potência a um alimentador após uma falha de

longa duração é referida como captação de carga fria. Após uma falha de longa duração, a diversidade de carga em um sistema de potência é perdida. Como todas as cargas no sistema de potência são trazidas em linha, uma demanda de potência muito alta ocorre. As altas correntes de irrupção da energização de transformador e as altas correntes de início de motores ainda compõem para o aumento na demanda de potência. Como um exemplo, os eletrodomésticos controlados por termostato incluindo, mas não limitados a, aquecedores de água, condicionadores de ar e unidades de HVAC1 entram em linha ao mesmo tempo em que um alimentador é restaurado após uma falha estendida. Estes eletrodomésticos operam entre limites de temperatura controlados e, sob condições em regime permanente, os mesmos entram em ciclo de liga e desliga para manter a temperatura entre estes limites. O ciclo de trabalho de operação depende do ponto de ajuste de temperatura, os limites de temperatura, e condições de ambiente. Tipicamente, uma vez que grandes números de eletrodomésticos controlados por termostato estão presentes em um alimentador de distribuição, existe suficiente randomização nos padrões de ciclo destes eletrodomésticos cujo fator de carga geral permanece relativamente baixo. Entretanto, sob condições de captação de carga fria, todos os eletrodomésticos permanecerão no estado ON até que alcancem seus pontos de ajuste de temperatura; sendo que aumenta assim o fator de carga sobre o alimentador. As realizações reveladas no presente documento restauram a potência mediante a limitação da demanda de potência de pico sobre o alimentador sob a captação de carga fria, enquanto restaura a potência a todos os lugares simultaneamente. Deste modo, as cargas críticas através de todos os lugares podem ser restauradas imediatamente, embora os eletrodomésticos individuais, não críticos dentro de uma entidade/aparelho doméstico são controlados de um modo a limitar a demanda de potência de pico.

Na restauração de potência sob condições de captação de carga fria, o controle apropriado de eletrodomésticos do usuário final 104 pode gerenciar seu uso de potência para atender às restrições sobre o alimentador associado. De acordo com as realizações da invenção, a potência é restaurada a todos os lugares simultaneamente, e eletrodomésticos individuais são controlados por vários métodos incluindo, mas não limitados a, ligar e desligar os eletrodomésticos ou iniciar sinais de controle incluindo, mas não limitados a, o chaveamento da modulação de largura de pulso (PWM) ou do controle de tensão. Os eletrodomésticos individuais são controlados de forma a impedir as cargas excessivamente altas tipicamente criadas após uma falha, onde a diversidade de carga é perdida.

De acordo com algumas realizações exemplificadoras, a potência é restaurada em condições nominais para todos os eletrodomésticos críticos (isto é, iluminação e outros componentes eletrônicos, por exemplo) simultaneamente. Os eletrodomésticos não críticos (isto é, aquecedores de água, secadoras, por exemplo) são lentamente inclinados a montante a condições nominais para gerenciar o fluxo de potência de pico sobre o alimentador. Por exemplo, de acordo com uma realização exemplificadora, os eletrodomésticos que pertencem a lugares que participam de um programa de resposta da demanda incluindo, mas não limitados a, tarifas de picos críticos (CPP), Tarifas de Picos Variáveis (VPP), Controle de Carga Direta (DLC), e/ou outros programas de incentivo, são lentamente inclinados a montante/ligados a condições nominais, enquanto outros eletrodomésticos são restaurados imediatamente a condições nominais.

Em outras realizações exemplificadoras, a potência é restaurada em tensão reduzida. Por exemplo, esta técnica é eficaz no controle da demanda de potência de eletrodomésticos, cargas primariamente resistivas, mediante os sinais de inicialização para modular a tensão de entrada para estes eletrodomésticos. A potência extraída por um eletrodoméstico resistivo é proporcional ao quadrado da tensão aplicada. À medida que a tensão é aumentada, a potência extraída pelo eletrodoméstico aumenta, e vice-versa. Sob uma condição de captação de carga fria, tais eletrodomésticos resistivos podem ser acionados para iniciar em tensão reduzida, o que ajudará a reduzir a potência pelo quadrado da tensão. À medida que o sistema progride para alcançar o regime permanente, a tensão de entrada pode ser aumentada de modo progressivo para trazer estes eletrodomésticos a condições nominais normais. Isto ajudará a reduzir a demanda de potência de pico sobre o alimentador, e ao mesmo tempo auxilia na restauração rápida da potência completa a outros eletrodomésticos críticos.

Se todos os eletrodomésticos resistivos em um alimentador ligarem ao mesmo tempo, isto é, não há diversidade na carga, então a demanda de potência instantânea total deste eletrodoméstico é dada por:

Pmáxima ~ N X Pnominal

Onde,

N é o número total de eletrodomésticos Pnominai é a demanda de potência nominal de um eletrodoméstico

em Vnominal-

A diversidade de carga randomiza o ligar/desligar de eletrodomésticos e como resultado a potência total extraída a qualquer instante é menor do que a Pmáxima· Mediante um cenário de captação de carga fria, à medida que a Vn0minai é aplicada a um eletrodoméstico resistivo, a mesma permanece no estado ON até que alcança a condição de operação em regime permanente desejada. O tempo tomado para alcançar o regime permanente é dependente de inúmeros fatores, tais como a capacidade térmica da carga, condutância térmica da carga para as cercanias/ambiente, etc. Durante este período inteiro, o eletrodoméstico extrai a potência Pnominai- Na verdade, a frota inteira de tais eletrodomésticos em um alimentador de distribuição demandará a Pnominai até que seu regime permanente seja alcançado.

Essa estratégia habilita a restauração da potência para os eletrodomésticos não críticos em uma tensão reduzida. A tensão para estes eletrodomésticos é aumentada de um modo controlado para limitar a demanda de potência sobre o alimentador. Isto pode ser feito seja por (1) agrupamento dos eletrodomésticos em diferentes receptáculos (com base em suas localizações sobre o alimentador, por exemplo) e aumento da tensão de receptáculos (a qual será controlada por um transformador abaixador no nível do eletrodoméstico), um de cada vez, a partir do nível reduzido a condições nominais; ou (2) iniciação de sinais de controle para lentamente inclinar a montante a tensão de entrada para todos os eletrodomésticos (sobre o alimentador) simultaneamente a partir de um nível reduzido para nível(is) intermediário(s) e depois a condições nominais. Isto novamente será alcançado através de uma ação de autotransformação no nível do eletrodoméstico. Deve-se observar que a utilidade irá restaurar o alimentador em tensão nominal. O hardware adicional nos eletrodomésticos ajudará a modular a tensão de entrada para os eletrodomésticos e consequentemente sua potência. Os eletrodomésticos tais como unidades de HVAC, os quais são sensíveis à operação de baixa tensão, não serão adequados para participação em tal estratégia de captação de carga fria.

A Figura 3 ilustra a potência de restauração em tensão reduzida de acordo com uma realização exemplificadora. Todos os eletrodomésticos são trazidos em linha em uma tensão reduzida de 0,5 pu. Como resultado, a demanda de potência total é 0,25 * Pmáxima. Os eletrodomésticos são agrupados em quatro receptáculos de carga. A tensão para o primeiro 25% dos eletrodomésticos é aumentada para a tensão nominal completa. Como resultado, existe um aumento na demanda de potência até que estes eletrodomésticos alcancem seu regime permanente e então a potência começa a cair à medida que a diversidade de carga se estabelece. A tensão para os próximos 25% de eletrodomésticos sobre o alimentador é então aumentada até a tensão nominal completa. Semelhante comportamento de um aumento inicial e então uma queda gradual na demanda de potência é observado. Consequentemente, a demanda de potência total nunca alcança o valor de Pmáxima, que se alcançaria se todos os eletrodomésticos foram trazidos em linha em condições nominais.

Determinados parâmetros deveriam ser considerados incluindo, mas não limitados a, iniciar a tensão para os eletrodomésticos, o tamanho do receptáculo de carga (em termos de demanda de potência), e o intervalo de tempo entre a captação de receptáculo de carga (ou o intervalo de tempo entre elevar o nível de tensão dos eletrodomésticos em um receptáculo ou sobre o alimentador). Estes parâmetros deveriam ser projetados pelos estudos desconectados em um alimentador de distribuição, levando-se em conta as restrições de tensão, corrente e potência, ou por meio de qualquer outra técnica apropriada. Podem existir variações nas configurações dos parâmetros de controle. Por exemplo, em lugar de ter apenas duas etapas de tensão, uma função de aumento contínuo de tensão pode ser aplicada aos eletrodomésticos para aumentar sua potência gradualmente. Além disso, em lugar de ter múltiplos receptáculos de carga, a potência da carga (não crítica) inteira pode ser controlada mediante a lenta inclinação da tensão de entrada nestes eletrodomésticos.

Em outra realização exemρIificadora, a demanda de potência é mantida dentro dos limites ém cenários de captação de carga fria mediante o controle da saturação de controle de uma população de dispositivos que operam com a utilização de modulação de largura de pulso (PWM) de baixa freqüência sincronizada. A PWM é uma técnica comercialmente conhecida que é comumente utilizada para controlar interruptores eletrônicos de potência, para conformar a corrente/tensão de entrada a uma exigência de saída desejada. Esta estratégia pode apenas ser utilizada em eletrodomésticos que são equipados com um hardware eletrônico de potência.

De acordo com esta realização exemplificadora, os dispositivos que operam com a utilização da PWM de baixa freqüência sincronizada modulam a demanda instantânea de uma maneira ligada/desligada com um período relativamente longo (na ordem de minutos, por exemplo). Além disso, os períodos de PWM de cada dispositivo na população são sincronizados, o que significa que a freqüência e o tempo de início dos períodos de PWM são idênticos. Assim como com todos os dispositivos operados por PWM, é possível ajustar a saturação da entrada de controle do dispositivo de tal forma que a máxima pontualmente durante um dado período pode ser reduzida. Quando a saturação se torna variável, a energia (isto é, demanda média) pode ser modulada por um controlador de nível mais alto, e quando todos os dispositivos estão sincronizados, uma única variável global pode controlar a demanda da população inteira. Por exemplo, para a captação de carga fria, a saturação de cada dispositivo pode ser controlada diretamente por um controlador de supervisão. O controlador de supervisão envia um sinal global a todos os dispositivos que especificam o valor de saturação. Quando o valor de saturação é lentamente inclinado a montante, a demanda agregada irá lentamente aumentar, o que resulta na captação de carga fria controlado. A Figura 4 mostra um fluxograma para restaurar a potência a

uma rede de distribuição de acordo com uma realização exemplificadora. O processo 400 inclui a etapa 410, a qual é o início da restauração de potência de captação de carga fria. Na etapa 412, estima-se a carga total a ser captada sobre o alimentador. Isto pode ser estimado através de dados históricos e conhecimento da demografia sobre o alimentador. Por exemplo, um número muito grande de clientes comerciais implicaria a concentração pesada de cargas de motor e iluminação. Estes parâmetros deveriam ser utilizados para estimar a demanda de carga não diversificada sobre o alimentador. O limite de carga sobre o alimentador é determinado na etapa 414. O limite de carga sobre o alimentador é fixado pela classificação elétrica dos cabos e transformadores. Na etapa 416, as cargas sobre o alimentador são divididas em blocos ou grupos (i = 1, 2, ...n), com base no limite de carga sobre o alimentador. Isto é para garantir que se um determinado bloco de carga é elevado a condições nominais, a demanda não diversificada de pico nunca aumenta o limite de carga do alimentador. Na etapa 418, a potência é restaurada para cada bloco simultaneamente com a utilização de um processo de restauração de potência incluindo, mas não limitado a, controle de carga de resposta da demanda, controle de tensão e/ou chaveamento de PWM. A potência é restaurada para condições nominais até cargas críticas e em níveis reduzidos para cargas não críticas. Na etapa 420, no tempo t = to, é determinado se a demanda de potência sobre o alimentador é maior do que o limite de alimentador. Se a resposta na etapa 420 for sim, então o processamento continua até a etapa 424 e a potência para as cargas que estão em linha é reduzida, a fim de trazer a demanda de potência sobre o alimentador dentro dos limites. Se a resposta na etapa 420 for não, então o processamento continua até a etapa 422 onde se determina se a carga sobre o alimentador está em um nível de carga de alimentador normal. O nível de carga normal é a demanda de potência diversificada completa sobre o alimentador. Isto pode ser estimado a partir de dados históricos de carga e informações climáticas. Se a resposta na etapa 422 for sim, então o processamento continua até a etapa 426 e nenhuma ação é tomada, o que implica que o alimentador foi restaurado. Se a resposta na etapa 422 for não, então o processamento continua até a etapa 428. Na etapa 428, se determina se t > t0 + (i-1) At, onde i é o índice que se refere aos grupos e At é a etapa/intervalo de tempo antes de a carga adicional ser captada sobre o alimentador. Este controle pode se manifestar como um receptáculo de carga que é elevado a condições nominais ou a carga não crítica inteira que é elevada ao próximo nível intermediário. Se a resposta na etapa 428 for não, então o processamento continua até a etapa 430 e nenhuma ação é tomada e o processamento continua. Se a resposta na etapa 428 for sim, então o processamento continua até a etapa 432. Na etapa 432, a carga adicional é captada sobre o alimentador. A carga adicional pode estar no próximo receptáculo de carga que é elevado a condições nominais ou a frota inteira de carga não crítica que é inclinada a montante para um valor mais alto (mas intermediário). O processamento então continua até a etapa 420 até que todos os grupos são processados ou a carga inteira é restaurada.

De acordo com o processo exemplificador 400, as cargas críticas são energizadas a condições nominais. As cargas não críticas são energizadas em níveis de potência reduzidos e sua demanda de potência é gerenciada através de uma dentre as estratégias exemplificadoras incluindo, mas não limitadas a, o controle de carga de resposta da demanda, o controle de tensão e/ou chaveamento de PWM. Em outras palavras, as cargas não críticas são ligadas seja de modo seletivo em cada receptáculo/grupo à potência nominal por meio de um sistema de gerenciamento de distribuição, ou as mesmas são controladas para serem captadas em potência reduzida por meio de controle de tensão ou PWM de baixa freqüência. Após um determinado atraso, o primeiro receptáculo ou grupo de cargas não críticas é elevado a seu nível de potência nominal. Uma vez que este receptáculo de carga inicia a operação em seu regime permanente, confere-se potência completa ao próximo grupo de carga. Continua-se este processo até que o último receptáculo de carga começa a operar em condições nominais. De modo alternativo, a demanda de potência da frota inteira de cargas não críticas pode ser controlada para lentamente inclinar a montante a partir de um nível reduzido para condições nominais completas. Em qualquer ponto, se a demanda de potência excede o limite de alimentador, a potência de entrada para o(s) grupo(s) anterior(es) ou as cargas em linha é reduzida e o processo todo é repetido. O controle de tensão ou estratégia de PWM pode apenas ser aplicado se as cargas são capazes de operar em níveis de potência reduzidos.

Embora modalidades da invenção tenham sido descritas com referência ao processamento de um único programa de resposta da demanda, a invenção não está limitada neste aspecto. O agrupamento de acordo com modalidades da presente invenção pode ser realizado para múltiplos programas.

Embora apenas determinados atributos da invenção tenham sido ilustrados e descritos no presente documento, muitas modificações e alterações ocorrerão àqueles versados na técnica. Deve-se, portanto, ser entendido que a reinvindicações anexas devem cobrir todas as tais modificações e alterações à medida que se encontrem dentro do verdadeiro espírito da invenção.

Claims (10)

1. MÉTODO, que compreende: estimar a carga de captação em um alimentador em uma rede de distribuição; determinar um limite de carga sobre o alimentador; dividir a carga sobre o alimentador em grupos com base no limite de carga do alimentador; identificar um processo de controle de restauração da potência para restaurar a potência a cada um dos grupos; e restaurar a potência a cada um dos grupos simultaneamente com base no processo de controle de restauração da potência.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, em que identificar o processo de controle de restauração da potência compreende: identificar um processo de controle da carga de restauração da resposta da demanda; identificar os lugares em cada um dos grupos que participam em um programa de resposta da demanda; identificar as cargas de resposta da demanda; e determinar os parâmetros de controle da carga de restauração 20 potência a cargas de resposta sem demanda antes de restaurar a potência a cargas de resposta da demanda nos lugares em cada um dos grupos.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, em que restaurar a potência compreende: controlar a potência de modo seletivo às cargas de resposta da demanda.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, em que controlar a potência de modo seletivo compreende: suprir potência às cargas de resposta da demanda um grupo por vez.

5. MÉTODO de acordo com a reivindicação 4, em que controlar a potência de modo seletivo compreende: iniciar os sinais de controle por pelo menos um dentre a modulação de largura de pulso ou o controle de tensão.

6. MÉTODO de acordo com a reivindicação 2, sendo que compreende, ainda: restaurar a potência às cargas de resposta da demanda um grupo por vez sobre o alimentador.

7. MÉTODO de acordo com a reivindicação 2, sendo que compreende, ainda: restaurar a potência com uma taxa de rampa controlada a todas as cargas de resposta da demanda sobre o alimentador.

8. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, em que identificar o processo de controle de restauração da potência compreende: identificar um processo de controle da carga de restauração do controle de tensão; determinar um parâmetro de controle de tensão que corresponde a uma tensão reduzida para restaurar a potência às cargas em cada um dos grupos; e aplicar o parâmetro de controle de tensão para restaurar a potência.

9. MÉTODO de acordo com a reivindicação 8, sendo que compreende, ainda: determinar quando o alimentador está dentro de uma faixa predeterminada de operações em regime permanente; e aumentar a tensão suprida a cada um dos grupos a uma tensão nominal.

10. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, em que identificar o processo de controle de restauração da potência compreende: identificar as cargas de modulação de largura de pulso sobre o alimentador que opera com a utilização de modulação de largura de pulso; controlar uma saturação das cargas de modulação de largura de pulso; e restaurar a potência às cargas de modulação de largura de pulso com a utilização de modulação liga/desliga.