CZ303731B6 - Zpusob optimalizace spotreby elektrické energie a zarízení k provádení tohoto zpusobu - Google Patents

Abstract

Zpusob optimalizace spotreby elektrické energie s výhodou vyuzitelný pro lokální výrobce elektrické energie je charakterizován tím, ze v jeho prubehu opakovane probíhá proces optimalizace s predem definovanou periodou. V procesu optimalizace je nejprve vstupním mericem (6) na vstupu do objektu zmeren efektivní cinný elektrický výkon. Namerená hodnota efektivního cinného elektrického výkonu je pomocí zarízení (5) obsahujícího mikropocítac porovnána s pozadovaným limitem efektivního cinného elektrického výkonu a s hysterezí, resp. tolerancí. V prípade, ze se namerená hodnota efektivního cinného elektrického výkonu odlisuje od pozadovaného limitu efektivního cinného elektrického výkonu o hodnotu vetsí, nez je hodnota hystereze, resp. tolerance, pak je pomocí zarízení (5) obsahujícího mikropocítac, provádejícího proces optimalizace, navrzena kombinace stavu zapnutých, vypnutých a regulací omezených spotrebicu. Kombinace je navrzena tak, aby navrzený stav spotrebicu vyhovoval predem definovaným parametrum zarízení (5) provádejícího proces optimalizace a parametrum spotrebicu a zároven, aby odchylka nové navrzené hodnoty efektivního cinného elektrického výkonu od pozadovaného limitu byla za daných podmínek nejmensí mozná. V posledním kroku je pomocí reléových prepínacu a/nebo triakových spínacu provedena navrzená úprava stavu spotrebicu. Zarízení k provádení zpusobu optimalizace spotreby elektrické energie v objektu obsahuje mikropocítac (8) s pametí (9) k rízení zarízení. Dále obsahuje reléové spínace (13) a/nebo triakové spínace (13) k rízení spotreby a stavu elektrických spotrebicu zapojených do elektroinstalace objektu. Zarízení dále obsahu

Description

Způsob optimalizace spotřeby elektrické energie a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Navrhovaný vynález spadá do oblasti řídicích nebo regulačních systémů, konkrétně automatické regulátory, resp. mezi programově řízené systémy.

Dosavadní stav techniky

U objektů opatřených lokálním zdrojem elektrické energie (fotovoltaická elektrárna, vodní elektrárna, větrná elektrárna) je vhodné, když je optimalizována spotřeba elektrické energie. Optimalizace probíhá v tom smyslu, že elektrická energie vyrobená v lokálním zdroji elektrické energie je v maximální možné míře spotřebována samotným objektem. To má za následek, že objekt nemusí v ideálním případě nakupovat žádnou další elektrickou energii od externího dodavatele.

Doposud existují dva způsoby řešení této problematiky. Podle prvního způsobuje měřen elektrický proud na výstupu z lokálního zdroje elektrické energie. Podle výše elektrického proudu jsou postupně, stále ve stejném pořadí, spínána či rozpínána relé. Na tato relé jsou připojené elektrické spotřebiče. Tím je dosaženo přidávání a ubírání elektrických zátěží (zapínání a vypínání elektrických spotřebičů) podle aktuálního efektivního výkonu lokálního zdroje elektrické energie.

Nevýhodou tohoto řešení je zejména nemožnost optimalizace celkové bilance (výroby/nákupu) elektrické energie objektu, například při existenci více lokálních zdrojů elektrické energie. Další nevýhodou je přidávání a ubírání elektrických zátěží ve stále stejném pořadí bez možnosti dynamické volby nej vhodnějšího spotřebiče. Třetí nevýhodou je nemožnost plynulé regulace příkonu odporových zátěží, čtvrtou nevýhodou pak nemožnost dostatečně obecné parametrizace procesu optimalizace spotřeby a definovaných spotřebičů. Podle druhého způsobu je měřen elektrický výkon jak na výstupu z lokálního zdroje elektrické energie, tak na vstupu do objektu. Z rozdílu mezi těmito dvěma hodnotami je určen aktuální přebytek elektrické energie vyrobené v lokálním zdroji. Elektrické spotřebiče mají definovatelnou mez přebytku a hysterezi (toleranci), které určují, za jakých podmínek jsou spotřebiče zapnuty či vypnuty. Parametrizace meze přebytku a hystereze probíhá ze softwarové aplikace v osobním počítači, který je kabelově připojen k tomuto zařízení přes sériový nebo obdobný kabelový port.

Nevýhodou tohoto řešení je nemožnost definovat další podstatné parametry, kteréjsou potřebné pro kvalitnější optimalizaci spotřeby elektrické energie. Zejména neumožňuje nastavení priority zvlášť pro zapnutí a priority pro vypnutí, minimální doby zapnutí nebo maximální doby vypnutí. V praxi tak může nastat situace, že například pračka je vypnuta během probíhajícího pracího cyklu nebo například mrazák je vypnutý tak dlouho, že dojde k rozmražení jeho obsahu. Doposud známé algoritmy, které řídí proces optimalizace, neumožňují přesnější dosažení požadovaného limitu tím, že by neustále navrhovaly a propočítávaly různé kombinace stavu všech definovaných spotřebičů. Například při potřebě připojení dodatečné zátěže 500 W neumožňují současné systémy zapnout spotřebič o výkonu 1000 W a zároveň vypnout jiný spotřebič o výkonu 500 W.

Existují zařízení, která dosahují plynulejší regulace tím, že jsou vybavena kromě relé i Makovými výstupy, které umožňují velice rychlé zapínání a vypínání a tím i pravidelné vynechávání určitých částí vlnového průběhu střídavého napětí na výstupu a tedy přesnější optimalizace.

Zařízení k provádění doposud známých způsobů optimalizace nejsou vybavena bezdrátovým komunikačním modulem a programovatelnými moduly pro detekci reléových nebo polovodičových kontaktů, resp. reléovými vstupy. Algoritmus tak nemůže reagovat na manuální vstupy nebo výstupy z jiných systémů, například na změnu tarifu ceny elektrické energie. To má za následek. že takové zařízení nemá možnost antomatickv reaeovat na změnu cenv elektrické enereie a/nebo na aktuální požadavky zjiných systémů. Dále zde není možnost vzdálené aktivace a deaktivace procesu optimalizace a není možné elektricky řídit spotřebiče a přístroje pomocí elektrických veličin, resp. pulzů. Doposud známá zařízení neumožňují vzájemnou spolupráci bez zvláštní centrály, která se svým konstrukčním vytvořením liší od těchto zařízení, která jsou k ní připojena. Systémy podle dosavadního stavu techniky nejsou vybaveny parametrem priority pro vypnutí, což má za následek nemožnost volby vypnutí konkrétního spotřebiče a ty musí být po každé vypínány ve stejném pořadí. Výše popsané nevýhody odstraňuje navrhovaný postup a technické řešení podle předkládaného vynálezu.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je způsob optimalizace spotřeby elektrické energie. Tento způsob je s výhodou využitelný pro lokální výrobce elektrické energie, kde výroba elektrické energie je uskutečňována pomocí lokálního zdroje elektřiny. Lokálním zdrojem elektřiny je zejména fotovoltaická elektrárna, vodní elektrárna nebo větrná elektrárna. Dále je pak tento způsob s výhodou využitelný pro běžné odběratele elektrické energie, přičemž jim umožňuje automatické udržování nebo omezování definovaného příkonu objektu a zároveň je s výhodou využitelný pro distributory elektrické energie za účelem vzdálené regulace příkonu objektů a tedy stabilizace distribuční sítě.

Během optimalizace je vstup elektrické energie do elektroinstalační soustavy objektu z vnější distribuční soustavy řešen pomocí reléových spínačů a/nebo triakových spínačů. Reléové spínače a/nebo triakové spínače jsou dále použity i pro řízení spotřeby a stavu elektrických spotřebičů zapojených pomocí vnitřních elektrických rozvodů do elektroinstalační soustavy objektu. Vyhodnocování spotřeby elektrické energie v elektroinstalační soustavě objektu je prováděno mikropočítačem.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že proces optimalizace probíhá opakovaně s definovanou periodou. Perioda může být během procesu měněna automaticky nebo zásahem uživatele v závislosti na vnějších a vnitřních podmínkách regulovaného objektu.

V procesu optimalizace je nejprve vstupním měřičem na vstupu do objektu změřen efektivní činný elektrický výkon. Vstupní měřič slouží k měření nákupu elektrické energie z distribuční sítě u prodeje vyrobené elektrické energie do distribuční sítě. Vstupní měřič je využitelný k měření dalších elektrických veličin, jako například činného výkonu nebo kumulované činné práce. Naměřená hodnota efektivního činného elektrického výkonu je pomocí zařízení obsahujícího mikropočítač porovnána s požadovaným limitem efektivního činného elektrického výkonu a s hysterezí, resp. tolerancí. Požadovaný limit efektivního činného výkonu je proměnná veličina závislá na způsobu využití vynálezu. Požadovaný limit může být definován na základě požadavků uživatele nebo vzdáleně distributorem elektrické energie dle aktuálních potřeb distribuční soustavy.

V případě, že naměřená hodnota efektivního činného elektrického výkonu se neodlišuje od požadovaného limitu efektivního činného elektrického výkonu o hodnotu větší, než je hodnota hystereze, resp. tolerance, pak je proces optimalizace pozastaven po dobu do začátku další předem definované periody. Tato situace nastává v případě, že spotřeba elektrických spotřebičů zapojených do elektroinstalační soustavy objektu odpovídá požadované hodnotě. Oproti tomu v případě, že naměřená hodnota efektivního činného elektrického výkonu se odlišuje od požadovaného limitu efektivního činného elektrického výkonu o hodnotu větší, než je hodnota hystereze, resp. tolerance, je provedena úprava výše spotřeby elektrických spotřebičů zapojených do elektroinstalační soustavy objektu.

Úprava spočívá vtom, že nejprve je pomocí zařízení obsahujícího mikropočítač a provádějícího proces optimalizace navržena kombinace stavu zapnutých, vypnutých a regulací omezených spotřebičů tak, aby navržený stav spotřebičů vyhovoval předem definovaným parametrům zařízení provádějícího proces optimalizace a parametrům spotřebičů.

Základními a nezbytnými parametry zařízení provádějícího proces optimalizace jsou: požadovaný limit efektivního činného elektrického výkonu, hystereze, perioda cyklu algoritmu. Ve variantním výhodném provedení jsou dalšími parametry zařízení: snižování skutečného efektivního činného výkonu k definovanému limitu, zvyšování skutečného efektivního činného výkonu k definovanému limitu.

Požadovaný limit efektivního činného výkonu vyjadřuje optimalizační cíl a závisí na způsobu využití vynálezu. Hystereze je akceptovatelná regulační odchylka od optimalizačního cíle. Perioda cykluje parametr určující četnost nebo interval provádění regulačního algoritmu.

Základními a nezbytnými parametry v zařízení definovaných spotřebičů jsou: průměrný příkon, možnost plynulé regulace příkonu, priorita pro zapnutí, priorita pro vypnutí, minimální doba zapnutí, maximální doba vypnutí. Ve variantním výhodném provedení jsou dalšími parametry v zařízení definovaných spotřebičů: způsob určení celkové minimální doby běhu spotřebiče a maximální doby nečinnosti spotřebiče kontinuálně nebo přírůstkově. Průměrný příkon spotřebiče je parametr, se kterým pracuje regulační algoritmus při stanovování, který ze spotřebičů má být zapnut nebo vypnut a působí zde jako počáteční podmínka pro rozhodovací strategii. Skutečný příkon spotřebiče se pak projeví implicitně v energetické bilanci měřené na vstupu objektu a nemusí být pro potřeby regulačního algoritmu explicitně vyjádřen.

Parametry priorita pro zapnutí a priorita pro vypnutí vyjadřují míru důležitosti spotřebiče v regulované soustavě.

Parametr minimální doba zapnutí vyjadřuje dobu, po kterou, je-li spotřebič zapnut, nesmí být regulačním algoritmem vypnut. V praxi je tento parametr užit například u pračky, která musí dokončit prací cyklus bez přerušení.

Parametr maximální doba vypnutí určuje čas, po který, byl-li spotřebič vypnut, může být spotřebič ve vypnutém stavu. Po vypršení této doby musí být spotřebič zapnut bez ohledu na potřeby regulačního algoritmu. Vypnutí spotřebiče bude případně znovu povoleno až po vypršení parametru minimální doba zapnutí. V praxi je tento parametr užit například u mrazáku, kde nesmí dojít k rozmražení jeho obsahu.

Parametry minimální doba zapnutí a maximální doba vypnutí mohou být v optimalizačním algoritmu realizovány přírůstkově nebo kontinuálně.

Parametr maximální doba vypnutí určuje maximální dobu, po kterou může být spotřebič vypnut. Po jejím vypršení může být spotřebič zapnut minimálně na dobu danou parametrem minimální doba zapnutí. Parametr minimální doba zapnutí vyjadřuje dobu, po kterou musí být spotřebič zapnut. Po jejím vypršení může být spotřebič vypnut, avšak maximálně na dobu danou parametrem maximální doba vypnutí, přičemž parametr maximální doba vypnutí nemusí být definován. Pak doba vypnutí není nijak omezena. (Příklad tohoto nastavení je pračka. V případě zapnutí je nutné dokončit prací cyklus, pračku není nutné znovu nucené zapínat). Parametry maximální doba vypnutí a maximální doba zapnutí nemusí být pro spotřebič definovány vůbec. Pak lze takovýto spotřebič vypínat a zapínat podle potřeby optimalizačního algoritmu bez časových omezení.

Kontinuální způsob realizace těchto parametrů znamená, že jejich uplatnění v regulačním algoritmu je spojité. Je-li spotřebič (např. pračka) s parametrem, minimální doba zapnutí zapnut, může být vypnut až po vypršení doby stanovené tímto parametrem, bez ohledu na to, jak dlouho byl před zapnutím vypnutý. Stejně tak bude spotřebič nucené zapnut až po spojitém (nepřerušovaCZ 303731 B6 ném) uplynutí celé doby definované parametrem maximální doba vypnutí. Kontinuální způsob bude tedy použit u spotřebičů, u nichž je nutné dokončit nějaký pracovní cyklus.

Kontinuální způsob je naznačen na obrázku č. 3 v horním grafu. Předpokládejme, že spotřebič je vypnut regulačním algoritmem. Od tohoto okamžiku začíná běžet časovač doby vypnutí. Časovač je nastaven na dobu danou parametrem maximální doba vypnutí (TOffMax). Nedojde-li během této doby k zapnutí spotřebiče podle potřeb optimalizačního algoritmu, vyprší doba daná parametrem maximální doba vypnutí a spotřebič je nucené zapnut na dobu danou parametrem minimální doba zapnutí (TOnMin). Během této doby je vypnutí spotřebiče blokováno a spotřebič není možné optimalizačním algoritmem vypnout. Tuto blokaci označuje silná vodorovná čára pod průběhem, nucené zapnutí je označeno svislou přerušovanou čarou.

Po vypršení maximální doby zapnutí dojde k odblokování spotřebiče a ten je možné opět vypnout v závislosti na potřebách regulačního algoritmu. Vypnutí je naznačeno svislou dvojitou čarou. Od okamžiku vypnutí opět začíná běžet doba daná parametrem maximální doba vypnutí. Dojde-li během doby dané parametrem maximální doba vypnutí k zapnutí spotřebiče pomocí optimalizačního algoritmu, jak je naznačeno v druhé fázi v grafu dobou T3, která je menší než doba daná parametrem maximální doba vypnutí, je spotřebič znovu zapnut minimálně na celou dobu danou parametrem minimální doba zapnutí (TOnMin) a po celou tuto dobu je opět blokováno jeho vypnutí. Tuto blokaci označuje silná vodorovná čára ve spodní části grafu. Následující vypnutí, naznačené svislou dvojitou čarou, opět restartuje časovač doby vypnutí a celý postup se opakuje.

Přírůstkový způsob realizace parametrů maximální doba vypnutí a minimální doba zapnutí znamená, že spotřebič (např. boiler) s definovanými oběma parametry minimální doba zapnutí a maximální doba vypnutí může být zapínán a vypínán i po kratších intervalech, než jsou uvedené doby - tedy než v případě kontinuální realizace. Přírůstkový způsob počítá celkově doba zapnutí, respektive vypnutí, jako součet jednotlivých (často kratších) časových úseků, ve kterých je spotřebič zapnut, respektive vypnut. Přírůstkový způsob má smysl pouze v případě, že jsou pro daný spotřebič definovány oba parametry minimální doba zapnutí a maximální doba vypnutí zároveň. Přírůstkový způsob je naznačen na dolním grafu v obrázku č. 3. Předpokládejme, že je spotřebič vypnut optimalizačním algoritmem. V tomto okamžiku začíná běžet doba daná parametrem maximální doba vypnutí (TOffMax). Nedojde-li během této doby k zapnutí spotřebiče, je spotřebič po jejím vypršení nucené zapnut na celou dobu danou parametrem minimální doba zapnutí (TOnMin) a jeho vypnutí je po celou tuto dobu blokováno. Nucené zapnutí označuje svislá přerušovaná čára, blokaci označuje silná vodorovná čára pod průběhem. Po vypršení doby dané parametrem minimální doba zapnutí je vypnutí spotřebiče odblokováno a regulační algoritmus může, ale nemusí, tento spotřebič vypnout. Vypršení doby dané parametrem minimální doba zapnutí je naznačeno svislou dvojitou čarou. Na průběhu je patrné, že optimalizační algoritmus nevypnul spotřebič v okamžiku odblokování vypnutí, ale až později. Tato prodloužená doba zapnutí se při realizaci parametrů maximální doba vypnutí a minimální doba zapnutí nijak neprojeví. První část průběhu je shodná jako při kontinuálním způsobu realizace parametrů maximální doba vypnutí a minimální doba zapnutí. Rozdíl nastane až v případě, kdy dojde k zapnutí spotřebiče před vypršením doby dané parametrem maximální doba vypnutí, jak je naznačeno další fázi průběhu. První vypnutí spotřebiče po doběhnutí doby dané parametrem minimální doba zapnutí restartuje časovač maximální doby vypnutí. Optimalizační algoritmus však zapne spotřebič již po době T4, která je mešní než doba daná parametrem maximální doba vypnutí. Protože jde o přírůstkový způsob realizace parametrů maximální doba vypnutí a minimální doba zapnutí, a protože nedošlo k vypršení maximální doby vypnutí, není zapnutý spotřebič blokován a je možné ho optimalizačním algoritmem vypnout. To se na průběhu stane po době TI. Vypnutím spotřebiče není restartován časovač maximální doba vypnutí a tento časovač přičítá dál dobu vypnutí spotřebiče. Po době T5 opět dojde k zapnutí spotřebiče (doba T2). Protože součet dob T4 a T5 je opět menší než doba daná parametrem maximální doba vypnutí, nedojde k blokaci vypnutí spotřebiče. Po době T2 dojde opět k vypnutí regulačním algoritmem a dál je zvyšován stav čítače maximální doby vypnutí. Vyprší-li doba daná parametrem maximální doba vypnutí í ΤΠίΑΜαν) cnt7Onn zx Τ' Λ o T\ r· o

-zrtocincl/Mi »Λ»·Α»·ιιοζ\\ζα_ nou čarou). Vypnutí spotřebiče je blokováno na dobu danou parametrem minimální doba zapnutí sníženou o doby TI a T2, kdy byl spotřebič zapnut během čítání doby dané parametrem maximální doba vypnutí od posledního restartu časovače maximální doba vypnutí (blokování znázorňuje silná vodorovná čára pod průběhem). Po vypršení doby dané parametrem minimální doba zapnutí snížené o doby TI a T2 dojde k odblokování vypnutí spotřebiče. Po skutečném vypnutí spotřebiče (znázorněno svislou dvojitou čarou) dojde k restartování čítače maximální doba vypnutí a celý algoritmus se opakuje.

Klíčovým aspektem navržené kombinace stavu zapnutých, wpnutých a regulací omezených spotřebičů v procesu optimalizace spotřeby elektrické energie je, aby odchylka naměřené hodnoty efektivního činného elektrického výkonu od požadovaného limitu, vzniklá kombinací stavu zapnutých a vypnutých spotřebičů a regulovaného příkonu spotřebičů, byla za daných podmínek nejmenší možná.

V posledním kroku procesu optimalizace je pomocí reléových přepínačů a/nebo triakových spínačů provedena navržená úprava stavu spotřebičů.

Zařízení k provádění způsobu optimalizace spotřeby elektrické energie v objektu je řízeno mikropočítačem s pamětí. Paměť slouží k uchovávání programu, resp. algoritmu optimalizace, parametrů, naměřených hodnot a stavu řízených spotřebičů. Řízení spotřeby a stavu elektrických spotřebičů zapojených do elektroinstalace objektu je řešeno pomocí reléových spínačů a/nebo triakových spínačů, které zařízení obsahuje. Zařízení dále obsahuje napájecí modul k napájení ostatních prvků zařízení.

Podstatou zařízení je to, že obsahuje nejméně jeden měřič k měření činného výkonu, komunikační modul k bezdrátové komunikaci a nejméně jeden modul pro detekci reléových kontaktů. Modul k bezdrátové komunikaci je zejména využitelný pro definování nových hodnot parametrů zařízení a parametrů definovaných spotřebičů během činnosti zařízení. To je zvláště výhodné v případě změny režimů provozu objektů nebo aktuálních požadavků distributora elektřiny.

Ve variantním provedení je nejméně jeden měřič uzpůsoben k měření napětí a/nebo kumulované činné práce a/nebo proudu a/nebo účinku.

V dalším variantním provedení je modul pro detekci reléových kontaktů ve formě programovatelného reléového vstupu. Reléový vstup je využitelný pro změnu režimu provozu zařízení během jeho činnosti. Prostřednictvím nastavení reléového vstupu mohou být změněny hodnoty parametrů zařízení a parametry definovaných spotřebičů. To je s výhodou použitelné v případě změny režimů provozu objektů nebo aktuálních požadavků distributora elektřiny. Například lze takto reagovat na změnu tarifu z přijímače hromadného dálkového ovládání.

Hlavní výhodou popisovaného zařízení je bezdrátová komunikace a z ní vyplývající rozšiřitelnost o další prvky. Možnou skupinou dalších prvků jsou různé programovatelné detektory (pohybová čidla, světelná čidla apod.).

Dále je umožněna programovatelnost a nastavování parametrů z jiného počítače, zpravidla z běžného PC. Bezdrátová komunikace dále umožňuje zasílání naměřených dat zpět do PC. Předkládaný vynález spočívající ve způsobu optimalizace spotřeby elektrické energie umožňuje lokálním výrobcům elektrické energie maximalizovat spotřebu elektrické energie, kterou si sami vyrobí v lokálním zdroji a tím minimalizovat nákup elektrické energie z distribuční soustavy. Toho je dosahováno snižováním odchylky naměřené hodnoty efektivního činného elektrického výkonu od požadovaného limitu činného výkonu. V ideálním případě není do elektroinstalační soustavy objektu nakupována z vnější distribuční soustavy žádná elektrická energie.

CZ 303731 Β6

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení navrhovaného vynálezu je popsáno s odkazem na výkresy, na kterých je na:

obr. 1 - schematické znázornění elektroinstalační soupravy objektu, obr. 2 - schematické znázornění zařízení k provádění způsobu optimalizace obr. 3 - příklad průběhu spínání v kontinuálním a přírůstkovém způsobu realizace parametrů minimální doba zapnutí a maximální doba vypnutí.

Příklad provedení

Podle navrhovaného vynálezu je prováděn způsob optimalizace spotřeby elektrické energie. Způsob optimalizace je prováděn v objektu lokálního výrobce elektrické energie. Proces optimalizace probíhá s předem definovanou periodou. Délka periody je v tomto případě 3 vteřiny. Nejprve je vstupním měřičem 6 na vstupu do objektu změřen efektivní činný elektrický výkon. Tato naměřená hodnota efektivního činného elektrického výkonu je pomocí zařízení 5 obsahujícího mikropočítač porovnána s požadovaným limitem efektivního činného elektrického výkonu a s hysterezí, resp. tolerancí. Požadovaný limit efektivního činného výkonu je v tomto případě 0 W a hystereze, resp. tolerance je v tomto případě 300 W. V první periodě se naměřená hodnota efektivního činného elektrického výkonu neodlišovala od požadovaného limitu efektivního činného elektrického výkonu o hodnotu větší, než je hodnota hystereze, resp. tolerance. Díky tomu byl proces optimalizace pozastaven po dobu do začátku další předem definované periody.

Po započetí další periody byl opět vstupním měřičem 6 na vstupu do objektu změřen efektivní činný elektrický výkon. Tato naměřená hodnota efektivního činného elektrického výkonu byla pomocí zařízení 5 obsahujícího mikropočítač porovnána s požadovaným limitem efektivního činného elektrického výkonu a s hysterezí, resp. tolerancí.

Naměřená hodnota efektivního činného elektrického výkonu se v tomto případě odlišovala od požadovaného limitu efektivního činného elektrického výkonu o hodnotu větší, než je hodnota hystereze, resp. tolerance.

V dalším kroku byla pomocí zařízení 5 obsahujícího mikropočítač a provádějícího proces optimalizace navržena kombinace stavu zapnutých, vypnutých a regulací omezených spotřebičů tak, aby navržený stav spotřebičů vyhovoval předem definovaným parametrům zařízení 5 provádějícího proces optimalizace a parametrem spotřebičů.

Parametry zařízení 5 provádějícího proces optimalizace byly v tomto případě: požadovaný limit efektivního činného elektrického výkonu, hystereze, perioda cyklu algoritmu, snižování skutečného efektivního činného výkonu k definovanému limitu a zvyšování skutečného efektivního činného výkonu k definovanému limitu.

Parametry v zařízení 5 definovaných spotřebičů byly v tomto případě: průměrný příkon, možnost plynulé regulace příkonu, priorita pro zapnutí, priorita pro vypnutí, minimální doba zapnutí, maximální doba vypnutí a způsob určení celkové minimální doby běhu spotřebiče a maximální doby nečinnosti spotřebiče kontinuálně nebo přírůstkově.

Optimalizace byla provedena tak, aby odchylka, aby odchylka naměřené hodnoty efektivního činného elektrického výkonu od požadovaného limitu, vzniklá kombinací stavu zapnutých a vypnutých spotřebičů a regulovaného příkonu spotřebičů, byla za daných podmínek nejmenší možná. V tomto případě činí odchylka 0 W. V posledním kroku byla pomocí reléových přepínačů způsobu optimalizace není z elektroinstalační soustavy 1 objektu podávána žádná elektrická energie vyrobená lokálním zdrojem elektrické energie do distribuční soustavy 7. Zároveň není žádná elektrická energie nakupována distribuční soustavy 7 do elektroinstalační soustavy 1 objektu.

Zařízení 5 k provádění způsobu optimalizace spotřeby elektrické energie v objektu je tvořeno mikropočítačem 8 s pamětí 9. Mikropočítač 8 s pamětí 9 řídí celé zařízení 5. Zařízení 5 dále obsahuje tři reléové spínače 13 a/nebo triakové spínače J3· Reléové spínače J3 a/nebo triakové spínače JJ slouží k řízení spotřeby a stavu elektrických spotřebičů zapojených do elektroinstalace objektu. Zařízení obsahuje napájecí modul 14 k napájení ostatních prvků zařízení. Zařízení 5 je dále tvořeno třemi měřiči 12. Jeden měřič 12 je určen k měření činného výkonu, druhý měřič 12 je uzpůsoben k měření napětí a třetí měřič J2 je uzpůsoben k měření proudu. Zařízení 5 je dále opatřeno komunikačním modulem 10 k bezdrátové komunikaci pro definování nových hodnot parametrů zařízení 5 a parametrů definovaných spotřebičů. Zařízení 5 je v tomto případě opatřeno jedním programovatelným reléovým vstupem JJ. pro detekci reléových kontaktů ve formě programovatelného reléového vstupu pro změnu režimu provozu zařízení 5 během jeho činnosti.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob optimalizace spotřeby elektrické energie s výhodou využitelný pro lokální výrobce elektrické energie, přičemž výroba elektrické energie je uskutečňována pomocí lokálního zdroje (3) elektřiny, dále využitelný pro spotřebitele elektrické energie a distributory elektrické energie, a během optimalizace je vstup elektrické energie do elektroinstalační soustavy (1) objektu z vnější distribuční soustavy (7) a řízení spotřeby a stavu elektrických spotřebičů zapojených pomocí vnitřních elektrických rozvodů (2) do elektroinstalační soustavy (1) objektu řešeno pomocí reléových spínačů a/nebo triakových spínačů, a vyhodnocování spotřeby elektrické energie v elektroinstalační soustavě (1) objektu je prováděno mikropočítačem, přičemž opakovaně probíhá proces optimalizace s předem definovanou periodou, přičemž v procesu optimalizace je nejprve vstupním měřičem (6) na vstupu do objektu změřen efektivní činný elektrický výkon, naměřená hodnota efektivního činného elektrického výkonu je pomocí zařízení (5) obsahujícího mikropočítač porovnána s požadovaným limitem efektivního činného elektrického výkonu a s hysterezí, resp. tolerancí, a v případě, že naměřená hodnota efektivního Činného elektrického výkonu se neodlišuje od požadovaného limitu efektivního činného elektrického výkonu o hodnotu větší, než je hodnota hystereze, resp. tolerance, pak je proces optimalizace pozastaven po dobu do začátku další předem definované periody, zatímco v případě, že naměřená hodnota efektivního činného elektrického výkonu se odlišuje od požadovaného limitu efektivního činného elektrického výkonu o hodnotu větší, než je hodnota hystereze, resp. tolerance, pak je pomocí zařízení (5) obsahujícího mikropočítač, provádějícího proces optimalizace, navržena kombinace stavu zapnutých, vypnutých a regulací omezených spotřebičů tak, aby navržený stav spotřebičů vyhovoval předem definovaným parametrům zařízení (5) provádějícího proces optimalizace a parametrům spotřebičů, přičemž parametry zařízení (5) provádějícího proces optimalizace jsou: požadovaný limit efektivního činného elektrického výkonu, hystereze, perioda cyklu algoritmu;

   a parametry v zařízení (5) definovaných spotřebičů jsou: průměrný příkon, možnost plynulé regulace příkonu, priorita pro zapnutí, priorita pro vypnutí, minimální doba zapnutí, maximální doba vypnutí;

   a zároveň aby odchylka nové navržené hodnoty efektivního činného elektrického výkonu od požadovaného limitu, vzniklá kombinací stavu zapnutých a vypnutých spotřebičů a regulovaného příkonu spotřebičů, byla za daných podmínek nejmenší možná, a v posledním kroku je pomocí reléových přepínačů a/nebo triakových spínačů provedena navržená úprava stavu spotřebičů, vyznačující se tím, že parametr minimální doba zapnutí je prováděn kontinuálním způsobem, v jehož průběhu může být zapnutý spotřebič vypnut až po spojitém nepřerušeném vypršení doby stanovené tímto parametrem, bez ohledu na to, jak dlouho byl spotřebič před zapnutím vypnutý a bez ohledu na požadovaný limit efektivního činného elektrického výkonu, a parametr maximální doba vypnutí je prováděn kontinuálním způsobem, v jehož průběhu je vypnutý spotřebič nucené zapnut po spojitém nepřerušeném vypršení doby stanoveném tímto parametrem, bez ohledu na požadovaný limit efektivního činného elektrického výkonu, nebo je parametr maximální doba vypnutí prováděn přírůstkovým způsobem, v jehož průběhu může být spotřebič algoritmem zapnut před vypršením časového úseku definovaného jako maximální doba vypnutí v závislosti na potřebách algoritmu, přičemž při příštím vypnutí spotřebiče algoritmem dochází k přičítání dílčího časového úseku probíhající doby vypnutí k již proběhnutému dílčímu časovému úseku maximální doby vypnutí, a tento cyklus se opakuje, dokud není součtem dílčích časových úseků doby vypnutí dosaženo délky časového úseku definovaného jako maximální doba vypnutí, poté dojde k zapnutí spotřebiče algoritmem na minimální dobu zapnutí nebo je parametr minimální doba zapnutí prováděn přírůstkovým způsobem, v jehož průběhu může být spotřebič vypnut před vypršením stanovené doby v závislosti na potřebách algoritmu a po zapnutí spotřebiče algoritmem dochází k přičítání dílčího časového úseku probíhající doby zapnutí kjiž proběhnutým dílčím časovým úsekům minimální doby zapnutí, a tento cyklus se opakuje, dokud není součtem dílčích časových úseků doby zapnutí dosaženo délky časového úseku definovaného jako minimální doba zapnutí, čímž dojde k restartování Časovače maximální doby vypnutí.
2. 2. Způsob optimalizace spotřeby elektrické energie, podle nároku 1, vyznačující se tím, že dalšími parametry zařízení (5) provádějícího proces optimalizace jsou: snižování skutečného efektivního činného výkonu k definovanému limitu, zvyšování skutečného efektivního činného výkonu k definovanému limitu a dočasné pozastavení provádění algoritmu optimalizace.
3. 3. Způsob optimalizace spotřeby elektrické energie, podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m, že dalším parametrem v zařízení (5) definovaných spotřebičů je: způsob určení celkové minimální doby běhu spotřebiče a maximální doby nečinnosti spotřebiče kontinuálně nebo přírůstkově.
4. 4. Zařízení k provádění způsobu optimalizace spotřeby elektrické energie v objektu, kteréžto

   Ύοί'ίΎΑηί nkoahiiíp trtílz»*/xr\r\Aíta?> ÍQA c namóří V ří^pní τζΩΓίΎΡηί dále obsahuje reléové spínače (13) a/nebo triakové spínače (13) k řízení spotřeby a stavu elektrických spotřebičů zapojených do elektroinstalace objektu a dále zařízení obsahuje napájecí modul (14) k napájení ostatních prvků zařízení, vyznačující se tím, že zařízení je dále tvořeno nejméně jedním měřičem (12) k měření činného výkonu, komunikačním modulem (10) k bezdrátové komunikaci a pro definování nových hodnot parametrů zařízení a parametrů definovaných spotřebičů a nejméně jedním modulem (11) pro detekci reléových kontaktů.
5. 5. Zařízení k provádění způsobu optimalizace spotřeby elektrické energie v objektu, podle nároku 4, vyznačující se tím, že nejméně jeden měřič (12) je uzpůsoben k měření napětí a/nebo kumulované činné práce a/nebo proudu a/nebo účinku.
6. 6. Zařízení k provádění způsobu optimalizace spotřeby elektrické energie v objektu, podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že modul (11) je ve formě programovatelného reléového vstupu pro změnu režimu provozu zařízení během jeho činnosti.