CZ31668U1 - Systém řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích s různými zátěžemi a ostrovnísíť s tímto systémem - Google Patents
Systém řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích s různými zátěžemi a ostrovnísíť s tímto systémem Download PDFInfo
- Publication number
- CZ31668U1 CZ31668U1 CZ2017-34109U CZ201734109U CZ31668U1 CZ 31668 U1 CZ31668 U1 CZ 31668U1 CZ 201734109 U CZ201734109 U CZ 201734109U CZ 31668 U1 CZ31668 U1 CZ 31668U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- loads
- pps
- category
- protection
- power management
- Prior art date
Links
- 230000004224 protection Effects 0.000 title claims description 145
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 64
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 11
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 9
- 230000006854 communication Effects 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002426 anti-panic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000007175 bidirectional communication Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
Technické řešení se týká optimálního řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích napájených z obnovitelných zdrojů energie, konkrétně systému řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích a také ostrovní sítě s tímto systémem.
Dosavadní stav techniky
S rostoucím požadavkem na obnovitelné zdroje energie se stále zvyšují požadavky na budování tzv. ostrovních sítí, též známých jako off-grid sítě. Ostrovní sítě využívají energii především z obnovitelných zdrojů energie bez možnosti připojení do distribuční sítě. Nevýhodami využívané energie získané čistě z obnovitelných zdrojů v současném stavu techniky jsou nákladová neefektivnost, nutnost předimenzování systému akumulace elektrické energie. Charakteristiky napájení z obnovitelných zdrojů a DC/AC měniče (měnič transformující stejnosměrné napětí na střídavé napětí) používané v ostrovních sítích navíc omezují špičkový výkon dodávaný do napájené instalace. Vypínací charakteristiky ostrovních sítí mají malé zkratové proudy, navíc měnič přechází do stavu poruchy a není schopen dodávat poruchový proud po dostatečnou dobu, proto není možné konvenčními metodami dosáhnout časově a proudově odstupňované selektivity jištění. U systémů s nepředvídatelným odběrem pak dochází k vybití systému akumulace energie a k výpadku celé sítě nebo jsou tyto systémy akumulace energie předimenzovány, což je však velmi finančně náročné. Z těchto důvodů se vyskytují hlavně sítě umožňující paralelní provoz jak z obnovitelných zdrojů energie, tak z distribuční sítě. Takové řešení je uvedeno například v patentové přihlášce WO2014032572 popisující čtyřdimenzionální systém řízení mikro systému, obsahující čtyřdimenzionální energetický model, knihovnu pravidel řízení tohoto systému a systém pro řízení sítě dle pravidel a modelu. Toto řešení počítá s výrobou elektrické energie z obnovitelných zdrojů a také s připojením do distribuční sítě.
Dalším řešením může být například řešení popsané v patentové přihlášce US2015028671, která popisuje systém odpojování zátěží, či připojování generátoru v závislosti na zatížení distribuční sítě pro aproximaci křivky ideálního zatížení v určitém časovém okně. Toto řešení se využívá pro zabránění přetěžování distribuční sítě nízkého nebo vysokého napětí.
Při provozu v čistě ostrovním režimu, tedy bez možnosti podpory z distribuční sítě, existují rovněž řešení, u kterých lze dimenzovat kapacitu systému akumulace energie výpočtem bez nutnosti výrazného předimenzování nebo řízení výkonu a jištění zátěží. Taková řešení je ovšem možné provozovat pouze pro relativně malé systémy s jednoduše předvídatelným konstantním odběrem elektrické energie (pumpy, instalace pouze se světelným odběrem apod.).
Současné systémy řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích tedy nejsou vhodné pro větší sítě s různými zátěžemi, neboť nedisponují vhodným inteligentním managementem výkonu. Je tedy žádoucí nalézt řešení pro větší ostrovní sítě s různými zátěžemi, kdy nebude docházet k častým výpadkům celé sítě, a to bez nutnosti předimenzování systému akumulace energie. Podstata technického řešení
Cíle tohoto technického řešení je dosaženo systémem pro řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích s různými zátěžemi zahrnujícím jednak systém akumulace energie silově spojený přes DC/AC měnič a jednak dálkově ovládané nadproudové ochrany s různými zátěžemi a uživatelské rozhraní připojené datově na automatický kontrolní systém (ACS), který je dále připojený na dálkově ovládané nadproudové ochrany, jehož podstata spočívá v tom, že ke každé nadproudové ochraně jsou připojeny zátěže stejné předem nastavené kategorie a že dále zahrnuje automatický systém managementu výkonu (APMS) pro aktivaci nadproudové ochrany nebo deaktivaci nadproudové ochrany zátěží v závislosti na disponibilní kapacitě systému akumulace energie, přetížení ostrovní sítě nebo připojení zátěže s vysokým záběrovým proudem do ostrovní sítě, kdy
-1 CZ 31668 Ul automatický systém managementu výkonu je datově připojený mezi dálkově ovládanými nadproudovými ochranami a automatickým kontrolním systémem (ACS).
Tento systém pro řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích je navržen pro větší ostrovní sítě napájené z obnovitelných zdrojů energie s různými zátěžemi, u kterých není možné jednoduše předvídat odběr elektrické energie. Díky navrženému inteligentnímu managementu výkonu nedochází k častým výpadkům celé ostrovní sítě, a to bez nutnosti předimenzování systému akumulace energie.
Další výhodou tohoto systému pro řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích se systémem akumulace energie připojeným přes DC/AC měnič a s různými zátěžemi je jednoduchost jeho implementace, dostatečná rozhodovací rychlost a reakce na abnormální provozní stavy, s absencí složitých rozhodovacích algoritmů. Tento systém dále neomezuje (při normálním provozu) nadřazený řídicí systém, např. ACS, nebo uživatele.
Abnormálními provozními stavy je myšleno například: nízká disponibilní kapacita DC bateriové banky (podle stupně vybití) vč. odhadu zbytkové kapacity; krátkodobé příp. dlouhodobé přetížení sítě; vysoká okolní/provozní teplota měniče (tj. snížení výstupního výkonu měniče); alternativní start a stop diesel generátoru připojeného do ostrovní sítě, je-li použit; alternativní možnost řízení výkonu odporové zátěže nebo rozběhu asynchronního motoru pomocí střídavého regulátoru napětí (soft startér, příp. triaková regulace); alternativní připojení zátěže s vysokým rozběhovým proudem (uživatelem definovaný vývod), apod.
Odpojování a připojování zátěží je fyzicky prováděno aktivací, resp. deaktivací nadproudové ochrany. Systém logické selektivity nadproudových ochran PPS popsaný blíže níže zajišťuje fyzické odpojování a připojování obvodů a tím zajišťuje v elektrické instalaci ochranu před zkraty a přetížením, obecně nadproudy. Systém PPS je autonomní a imunní vůči případným poruchám v řídicích signálech z nadřazených systémů APMS nebo ACS. Stav ochran je signalizován na ochraně.
Systém pro řízení výkonu a jištění zátěží dle tohoto technického řešení může ve výhodném provedení dále zahrnovat nadproudovou ochranu DC/AC měniče nadřazenou podřízeným nadproudovým ochranám s připojenými zátěžemi. V takovém případě je nadřazená nadproudová ochrana měniče, například s vypínací charakteristikou I4t, jednak silově a datově připojena k nadproudovým ochranám s připojenými zátěžemi a s vypínacími charakteristikami například 16 A (I2t), 13 A (I2t), 10 A (I2t) nebo 6 A (I2t), a jednak silově spojena s DC/AC měničem a datově spojena sAPMS.
Dále je předmětem tohoto technického řešení ostrovní síť zahrnující alespoň jeden obnovitelný zdroj energie pro napájení různých zátěží, jejíž podstatou je, že zahrnuje systém pro řízení výkonu a jištění zátěží uvedený výše.
Samotná logika provozního spínání a vypínání, a tedy odpojování a připojování jednotlivých zátěží je realizována APMS systémem, přičemž nastavení limitních parametrů v APMS může být provedeno nebo korigováno prostřednictvím nadřazeného systému ACS nebo manuálně.
V méně výhodném provedení je stanovení a přidělení limitních parametrů kategoriím a zařazení zátěží do kategorií provedeno manuálně. Tento systém pak funguje zcela autonomně.
Výhodněji je nastavování uvedených parametrů a kategorizace prováděna kontinuálně pomocí ACS, který na základě predikce spotřeby energie na základě předchozích zaznamenaných a vyhodnocených stavů, případně na základě dalších faktorů ovlivňujících spotřebu energie, především tlaku, teploty a dalších meteorologických veličin stanoví nové limitní parametry či přerozdělí zátěže kategoriím a nastaví je do APMS tak, že systém ACS konverguje k optimální kombinaci i nastavení limitních parametrů, kategorizaci a k nej efektivnější selektivitě jištění.
Příkaz pro odpojení kategorie zátěží aktivací PPS může být vydán jakýmkoliv ze systémů ACS, APMS a musí být vykonán. Příkaz pro připojení kategorie zátěží deaktivací PPS může být vydán jakýmkoliv ze systémů ACS, APMS, avšak může být vykonán pouze, není-li zakázán PPS nebo
-2CZ 31668 Ul
APMS. PPS mohou být také aktivovány nebo deaktivovány manuálně nebo autonomně na základě vlastního nastavení.
Systému ochran jsou s výhodou předřazeny válcové pojistky charakteristiky gG nebo aM jako funkční ochrany před velkými zkratovými proudy a v případě užití stykače jsou koordinovány s ohledem na jeho podmíněnou zkratovou odolnost.
Standardní koncepce ochran představuje předřazené gG válcové pojistky, SSR relé (Solid Šate Relay) (s pojistkovým odpínačem) nebo stykač, a měřicí transformátor proudu, příp. i měřicí transformátor napětí společně s procesorovou jednotkou, která pracuje jako elektronická spoušť ochrany. Ochrana musí splňovat požadavky na bezpečné odpojování ve smyslu EN 60947-1.
Řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích se systémem pro řízení výkonu a jištění zátěží dle tohoto technického řešení zahrnujícím systém akumulace energie připojený přes DC/AC měnič a s různými zátěžemi probíhá v praxi tak, že každé zátěži připojené do ostrovní sítě přes alespoň jednu nadproudovou ochraňuje přiřazena jedna kategorie, kde kategorie počínaje kategorií 0 nejvyšší priority jsou označeny alfanumerickými kódy dle klesající priority a každé zátěži kategorie vyšší než 1 je přidělena dolní (odpojovači) limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie a homí (připojovací) limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie, kdy zátěže s kategorií vyšší než 1 jsou při poklesu disponibilní kapacity systému akumulace energie pod příslušnou dolní limitní hodnotu disponibilní kapacity systému akumulace energie odpojeny aktivací nadproudové ochrany (vypnutím obvodu) připojující do ostrovní sítě zátěže příslušné kategorie a při nárůstu disponibilní kapacity systému akumulace energie nad příslušnou homí limitní hodnotu disponibilní kapacity systému akumulace energie připojeny deaktivací nadproudové ochrany (zapnutím obvodu) připojující do ostrovní sítě zátěže příslušné kategorie, dále zátěže kategorie vyšší než 1 jsou při rostoucím nebo déletrvajícím přetížení DC/AC měniče, a to na základě vypínací charakteristiky I4t navržené z vypínacích charakteristik DC/AC měniče, a/nebo vlivem snížení trvalého výstupního výkonu měniče z důvodu zvýšení teploty okolí, v pořadí dle klesající priority postupně odpojovány aktivací nadproudové ochrany připojující do ostrovní sítě zátěže příslušné kategorie, přičemž je průběžně monitorován výstupní proud DC/AC měniče a při odeznívání přetížení ostrovní sítě a/nebo při zvyšování trvalého výstupního výkonu měniče z důvodu snížení teploty okolí nebo při odpojení zátěže s vysokým záběrovým proudem od ostrovní sítě jsou zátěže v pořadí dle vzrůstající priority postupně připojovány deaktivací nadproudové ochrany (zapnutím obvodu) připojující do ostrovní sítě zátěže příslušné kategorie.
Výstupní proud DC/AC měniče je monitorován a přetížení ostrovní sítě, ať už krátkodobé nebo dlouhodobé, je detekováno na základě procházejícího nadproudu z měniče. Kromě výstupního proudu DC/AC měniče může být průběžně monitorována také okolní/provozní teplota měniče a systému akumulace energie.
S výhodou se využívá, že při poklesu disponibilní kapacity systému akumulace energie pod příslušnou dolní limitní hodnotu disponibilní kapacity systému akumulace energie jsou příslušné zátěže kategorie vyšší než 1 odpojeny až po setrvání pod příslušnou dolní limitní hodnotou disponibilní kapacity systému akumulace energie po předem stanovenou latentní dobu, zároveň při nárůstu disponibilní kapacity systému akumulace energie nad příslušnou homí limitní hodnotu disponibilní kapacity systému akumulace energie jsou příslušné zátěže kategorie vyšší než 1 připojeny až po setrvání nad příslušnou homí limitní hodnotou disponibilní kapacity systému akumulace energie po předem stanovenou latentní dobu. Tímto se předejde častému odpojování a připojování zátěží při kolísání disponibilní kapacity systému akumulace energie kolem některé z limitních hodnot. Latentní doba je ve výhodném provedení min. 1 minuta, a to z důvodu setrvačnosti celého napájecího systému.
Limitní parametry a kategorie jsou v praxi nastaveny v automatickém systému managementu výkonu APMS a limitními parametry jsou alespoň míra přetížení a disponibilní hodnota kapacity systému akumulace energie vypočtená z proudového odběru, napětí baterie a teploty systému akumulace energie, kde APMS vyšle příkaz konkrétnímu systému dálkově ovládaných nadproudových ochran (PPS), na základě kterého systém PPS připojí nebo odpojí zátěže kategorie pře-3CZ 31668 Ul kračující nastavené limitní parametry po stanovenou dobu, kde zátěže jsou připojené na tento systém ochran (PPS).
Vynález využívá dvou vzájemně logicky provázaných celků APMS a PPS, které jsou koordinovanou funkcí schopny zajistit jak maximální selektivitu a robustnost systému napájení, tak v maximální možné míře zajistit napájení z hlediska bezpečnosti a komfortu prioritních obvodů v ostrovní síti. Podstatou je tedy zařazení zátěží do kategorií klasifikovaných dle stupně důležitosti jejich provozu a dále využití dálkově ovládaných nadproudových ochran, které standardně slouží k ochraně před zkraty a přetížením, pro odpojování zátěží při nízké disponibilní kapacitě systému akumulace elektrické energie.
Kategorie zátěží jsou v prvním výhodném provedení čtyři, kde kategorii 0 jsou přiřazeny zátěže nutné pro funkci a řízení ostrovní sítě napájené z DC sítě, kterými jsou APMS a PPS. Zátěže vyšších kategorií jsou napájeny pomocí DC/AC měniče, přičemž kategorii 1 jsou přiřazeny zátěže zajišťující další řízení sítě s využitím nadřazeného automatického kontrolního systému (ACS) a komunikaci a provoz požárně bezpečnostních zařízení a zabezpečovacích systémů, kategorii 2 jsou přiřazena svítidla zajišťující osvětlení objektu, zásuvky pro připojení malých zátěží a ventilátory a kategorii 3 jsou přiřazeny běžné obvody pro užívání instalace, kdy u kategorie 2 je dolní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie vybrána z rozsahu 3 % až 7 % disponibilní kapacity systému akumulace energie a horní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie vybrána z rozsahu 5 % až 9 % disponibilní kapacity systému akumulace energie, kdy u kategorie 3 je dolní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie vybrána z rozsahu 11 % až 17 % disponibilní kapacity systému akumulace energie a horní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie vybrána z rozsahu 14 % až 20 % disponibilní kapacity systému akumulace energie, přičemž ve všech kategoriích musí platit, že dolní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie je menší než horní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie.
Ve druhém výhodném provedení je kategorií šest, kategorii 0 jsou přiřazeny zátěže nutné pro funkci a řízení ostrovní sítě napájené z DC sítě, kterými jsou APMS a PPS. Zátěže vyšších kategorií jsou napájeny pomocí DC/AC měniče, přičemž kategorii 1 jsou přiřazeny zátěže zajišťující další řízení sítě s využitím nadřazeného automatického kontrolního systému (ACS) a komunikaci a provoz požárně bezpečnostních zařízení a zabezpečovacích systémů, kategorii 2 jsou přiřazena svítidla zajišťující osvětlení objektu, zásuvky pro připojení malých zátěží a ventilátory, že kategorii 3A jsou přiřazeny zásuvky pro běžné užití, svítidla a obvody, u nichž nelze řídit spotřebu, kategorii 3B jsou přiřazeny zátěže, u nichž je možné plynule řídit spotřebu elektrické energie a kategorii 3C jsou přiřazeny zátěže s vysokým záběrovým proudem, kdy u kategorie 2 je dolní i horní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie 5 % ± 3 % disponibilní kapacity systému akumulace energie, tzn. může být nastavena hodnota z intervalu 2 % až 8 %, u kategorie 3A je dolní i horní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie 15 %± 5 % disponibilní kapacity systému akumulace energie, u kategorie 3B je dolní i horní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie 30 % ± 8 % disponibilní kapacity systému akumulace energie, u kategorie 3C je dolní i horní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie 50 %± 10 % disponibilní kapacity systému akumulace energie.
Všechny napájené systémy jsou začleněny podle stupně priority do kategorie, prvotně například dle následujícího členění, následně pak mohu být překategorizovány:
• Zátěže kategorie 0 jsou napájené přímo z bateriové banky DC/DC měniči a jsou nezbytné pro napájení řídicích systémů (APMS, PPS) a k funkčnosti ostrovního systému. Z důvodu rizika nežádoucího vybití je snahou mít v této kategorii co nejmenší množství zátěží a malý rozsah této DC sběrnice (přednostně uvnitř rozvaděče). Toto napájení není automaticky odpojované příkazem z APMS.
• Zátěžemi kategorie 1 jsou nej důležitější obvody ostrovní sítě, zajišťující další řízení sítě s využitím automatického kontrolního systému ACS, komunikaci a provoz požárně bezpečnostních zařízení. Tyto zátěže nejsou automaticky odpojovány APMS systémem, avšak při vybití
-4CZ 31668 Ul baterií pod úroveň LBCO (Low Battery Cut Out) stanovenou odpojovačem baterie dojde k zastavení dodávky elektrické energie z důvodu výpadku DC/AC měniče. Tyto zátěže nejsou napájeny ze zásuvkových vývodů.
• Zátěžemi kategorie 2 jsou základní obvody nezbytné pro užívání instalace, jako je např. osvětlení objektu, zásuvky pro připojení malých zátěží, ventilátory apod. Tyto obvody již jsou odpojovány APMS systémem, avšak nikdy z důvodu přetížení sítě nebo při rozběhu motoru.
• Zátěžemi kategorie 3 jsou obvody pro komfortní užívání instalace. Dělí se dále do kategorie dle priority na 3A, 3B a 3C.
V kategorii 3A jsou zařazeny zátěže, jež mohou být dočasně odpojeny APMS systémem bez předchozího varování a u nichž není možné řídit množství dodávané elektrické energie.
V kategorii 3B jsou zařazeny zátěže, u nichž je možné plynule řídit množství dodávané energie pomocí střídavých regulátorů napětí (triak a softstart), lze tedy operativně snižovat proudový odběr v závislosti na místních podmínkách ACS nebo APMS systémem, například ohřívač teplé užitkové vody (TUV) a motorový vývod.
V kategorii 3C je zařazen alternativní motorový vývod, který umožňuje přímé připojení zátěže s vysokým záběrovým proudem (typicky asynchronní motory), přičemž náběh tohoto motoru je spojen s proudovým rázem. Ve výhodném provedení způsobu řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích podle tohoto vynálezu je tedy při připojení zátěže kategorie 3C s vysokým záběrovým proudem síť dočasně odlehčena odpojováním zátěží kategorie 3A a 3B aktivací příslušných nadproudových ochran, přičemž je průběžně monitorován výstupní proud DC/AC měniče a při odpojení zátěže kategorie 3C s vysokým záběrovým proudem od ostrovní sítě jsou opět zátěže kategorie 3A a 3B připojeny deaktivací příslušných nadproudových ochran. Tento motorový vývod má z hlediska provozu nejnižší prioritu, tj. je prvním, jež může být odpojen.
APMS řídí spotřebu ostrovní sítě tak, aby nedocházelo k nežádoucím výpadkům napájení v celé síti selektivním výběrem odpojované kategorie zátěží, ale aby byla odpojena pouze méně významná část obvodu, přičemž zátěže s vyšší prioritou jsou v provozu až do poklesu alespoň jednoho z dalších limitních parametrů (míra přetížení a disponibilní hodnota kapacity systému akumulace energie) pod stanovenou hodnotu.
V základním provedení může být horní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie u každé kategorie zátěží stejná jako její dolní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie. Výhodně je pak horní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie u každé kategorie zátěží o 5 % vyšší, než její dolní limitní hodnota disponibilní kapacity systému akumulace energie, která zajišťuje hysterezi mezi přechody.
APMS smí v praxi odpojit kterýkoliv obvod, příp. umožnit znovu-připojení obvodu, jestliže to aktuální provozní stav měniče a DC baterie (DC sběrnice) umožňují. Díky tomu je akumulovaná energie šetřena pro důležitější funkce a není nutné systém předimenzovat tak výrazně, jak je to běžné u běžně provozovaných ostrovních sítí. Vyšší prioritu mají potom obvody, které musí zůstat z bezpečnostních důvodů napájeny co možná nejdéle, např. osvětlení nebo napájení elektronických požárních a zabezpečovacích systémů. Takové řešení je vhodné zejména pro nízkonapěťové instalace budov občanské a bytové výstavby. Smyslem APMS systému není nahrazení automatizovaného, příp. ručního, řízení instalace, ale blokování neprioritních zátěží zejména při nízké disponibilní kapacitě DC bateriové banky a odpojování zátěží při přetížení sítě nebo při připojení zátěže s vysokým záběrovým proudem, například asynchronního motoru, aby se zabránilo výpadku DC/AC měniče.
Technické řešení tedy představuje cenově přijatelné řešení systémů ochran přizpůsobené výstupním charakteristikám měniče se zachováním selektivity a možnost cenově a uživatelsky přijatelného autonomně fungujícího technicky ekonomického kompromisu při dimenzování kapacity systému akumulace a konverze elektrické energie z obnovitelných zdrojů.
- 5 CZ 31668 Ul
Objasnění výkresů
Obr. 1 vyobrazuje blokové schéma ostrovní sítě s implementovaným systémem pro řízení výkonu a jištění zátěží dle tohoto technického řešení, kde DC/AC měnič je silově spojený přes dálkově ovládané nadproudové ochrany s různými zátěžemi.
Obr. 2 vyobrazuje blokové schéma ostrovní sítě s implementovaným systémem pro řízení výkonu a jištění zátěží dle tohoto technického řešení, kde DC/AC měnič je přes nadproudovou ochranu měniče silově spojen s dálkově ovládanými nadproudovými ochranami s různými zátěžemi.
Obr. 3 znázorňuje provozní charakteristiku měniče Conext XW+ 8548 s trvalým maximálním výkonem 6,8 kW při 230 V.
Obr. 4 znázorňuje křivky snížení trvalého výstupního výkonu měničů Conext XW+ 8548 a Conext XW+ 7048 v závislosti na okolní teplotě.
Obr. 5 znázorňuje čtyři křivky vypínacích charakteristik při teplotě 25 °C, konkrétně jde o vypínací charakteristiky měniče, APMS, nadproudové ochrany vývodu měniče (I4t) a nadproudové ochrany vývodu 16 A (I2t).
Příklady uskutečnění technického řešení
Uvedená uskutečnění znázorňují příkladné varianty provedení tohoto technického řešení, která však nemají z hlediska rozsahu ochrany žádný omezující vliv.
V prvním příkladném provedení dle Obr. 1 je ostrovní síť napájená z obnovitelných zdrojů energie se systémem pro řízení výkonu a jištění zátěží napájena ze solárních panelů (FV panely) připojených přes MPPT regulátor (Maximum Power Point Tracking) na systém akumulace energie, kde tento systém akumulace energie je silově spojený přes DC/AC měnič na n dálkově ovládaných nadproudových ochran s různými zátěžemi. Alternativně může být ostrovní síť napájena i z jiných obnovitelných zdrojů. Ke každé nadproudové ochraně jsou připojeny zátěže stejné předem nastavené kategorie. Uživatelské rozhraní (HMI - Human-Machine Interface) je připojeno datově na automatický kontrolní systém (ACS), který je dále připojený přes automatický systém managementu výkonu (APMS) na dálkově ovládané nadproudové ochrany (PPS). Tento automatický systém managementu výkonu slouží pro aktivaci nadproudové ochrany nebo deaktivaci nadproudové ochrany zátěží v závislosti na disponibilní kapacitě systému akumulace energie, přetížení ostrovní sítě nebo připojení zátěže s vysokým záběrovým proudem do ostrovní sítě. Automatický kontrolní systém v tomto příkladu provedení umožňuje odpojení zátěží kategorie vyšší než 1 na základě příkazu obsluhy z uživatelského rozhraní (HMI).
V tomto příkladném provedení může být v ostrovní síti s různými zátěžemi automatický systém managementu výkonu spojen s pěti dálkově ovládanými nadproudovými ochranami. Jednotlivým zátěžím jsou dle priority přiřazeny kategorie následovně:
• Zátěže kategorie 0 jsou napájeny přímo z bateriové banky DC/DC měniči (není znázorněno) a těmito zátěžemi jsou například automatický systém managementu výkonu a další zátěže nutné k funkčnosti celého ostrovního systému. Mezi zátěže kategorie 0 také patří dálkově ovládané nadproudové ochrany, na které jsou připojeny zátěže ostatních kategorií. Z důvodu rizika nežádoucího vybití je snahou o co nejmenší množství zátěží a malý rozsah této DC sběrnice přednostně uvnitř rozvaděče. Toto napájení není automaticky odpojované příkazem z automatického systému managementu výkonu.
• Zátěžemi kategorie 1 jsou nej důležitější obvody ostrovní sítě zajišťující další řízení sítě s využitím nadřazeného systému ACS, komunikaci a provoz požárně bezpečnostních zařízení, např. nouzové a protipanické osvětlení. Tyto zátěže nejsou automaticky odpojovány automatickým systémem managementu výkonu, avšak při vybití baterií pod úroveň LBCO dojde k zastavení dodávky elektrické energie z důvodu výpadku DC/AC měniče. Tyto zátěže pracují na 230 V a nejsou napájeny ze zásuvkových vývodů.
-6CZ 31668 Ul • Zátěžemi kategorie 2 jsou základní obvody nutné pro užívám instalace. Zahrnují osvětlení objektu, funkci zásuvek pro připojení malých zátěží (PC, modem), ventilátory zajišťující např. výměnu chladicího vzduchu v rozvaděčích apod. Zásuvky jsou v praxi značeny oranžovým rámečkem a ochrany mají nastaven jmenovitý proud na např. 6 A. Uživatel je prokazatelně poučen o charakteru těchto zásuvek ajejich snížené jmenovité hodnotě jištění. Tyto obvody jsou odpojovány automatickým systémem managementu výkonu, avšak nikdy při rozběhu motoru.
• Zátěžemi kategorie 3 jsou obvody pro komfortní užívání instalace. Dělí se dále do kategorií 3A, 3B a 3C.
o V kategorii 3A jsou zařazeny zátěže, jež mohou být dočasně odpojeny automatickým systémem managementu výkonu bez předchozího varování. Typicky se může jednat o zásuvky pro všeobecné užití, některá svítidla a obvody, u nichž není možné řídit množství dodávané elektrické energie. Zásuvky jsou označeny zeleným rámečkem a jsou jištěny standardně, tj. 16 A.
o V kategorii 3B jsou zařazeny zátěže, u nichž je možné plynule řídit množství dodávané energie pomocí střídavých regulátorů napětí, lze tedy operativně snižovat proudový odběr v závislosti na místních podmínkách nebo automatickým systémem managementu výkonu. Jedná se alternativně o dva vývody (ty mají kromě zásuvky příp. odbočné krabice i poblíž vyveden analogový vstup 0-10 V z automatického systému managementu výkonu). Zásuvky nejsou preferovány (v případě bojleru jsou zakázány), pokud budou užity, musí být jednoznačně označeny, např. černou barvou a informační tabulkou, aby se předešlo jejich užívání ve spojem se zátěžemi, které neumožňují regulaci výkonu změnou vstupního napětí. Obvody jsou vyhrazeny na ohřívač TUV a na motorový vývod. Pokud není obvod vybaven triakem, jedná se o dvoustavové vypínání.
o V kategorii 3C je zařazen alternativní motorový vývod pro přímé připojení zátěže s vysokým záběrovým proudem, přičemž při náběhu tohoto motoru může být v případě potřeby síť dočasně odlehčena odpojením všech zátěží kategorie 3A a 3B. Tento vývod, přestože při rozběhu zapříčiňuje odlehčení sítě, má z hlediska provozu nejnižší prioritu, tj. je prvním, jež může být zakázán. Je-li použit zásuvkový vývod, je preferováno vlastní barevné značení, aby bylo zřejmé, o jaký obvod se jedná.
Dle tohoto příkladného provedení jsou na první nadproudovou ochranu připojeny zátěže kategorie 1. Na druhou nadproudovou ochranu jsou připojeny zátěže kategorie 2. Na třetí nadproudovou ochranu jsou připojeny zátěže kategorie 3A. Na čtvrtou nadproudovou ochranu jsou připojeny zátěže kategorie 3B. Na pátou nadproudovou ochranu jsou připojeny zátěže kategorie 3C. Nadproudová ochrana, na kterou jsou připojeny zátěže kategorie 1, není dálkově řízena pomocí APMS, tzn., že tyto zátěže nesmí být automaticky odpojovány. APMS ovšem může komunikovat s touto nadproudovou ochranou za účelem zjištění základních provozních informací.
Řízení ostrovních sítí s různými zátěžemi je prováděno tak, že zátěže s kategorií vyšší než 1 jsou odpojovány prostřednictvím příkazu z automatického systému managementu výkonů s čtyřmi dolními limitními hodnotami disponibilní kapacity systému akumulace energie. Dolní limitní hodnota pro kategorie 2 je 7 % disponibilní kapacity systému akumulace energie, dolní limitní hodnota pro kategorie 3A je 20 % disponibilní kapacity systému akumulace energie, dolní limitní hodnota pro kategorie 3B je 40 % disponibilní kapacity systému akumulace energie, dolní limitní hodnota pro kategorie 3C je 60 % disponibilní kapacity systému akumulace energie. Homí limitní hodnoty disponibilní kapacity systému akumulace energie pro připojování zátěží každé kategorie jsou o 5 % vyšší, než dolní limitní hodnoty disponibilní kapacity systému akumulace energie. Automatický systém managementu výkonu při poklesu pod danou dolní limitní hodnotu nebo při přetížení sítě odpojí zátěž s odpovídající kategorií přiřazené této limitní hodnotě aktivací nadproudové ochrany a při nárůstu nad homí limitní hodnotu nebo po odeznění přetížení sítě zpětně připojí zátěže odpovídající kategorie deaktivací nadproudové ochrany. Zátěže kategorie 1 nejsou automaticky odpojovány APMS systémem, avšak při vybití baterií pod úroveň LBCO (Low Battery Cut Out) stanovenou odpojovačem baterie dojde kjejich vypnutí z důvodu výpadku DC/AC měniče.
-7CZ 31668 Ul
Ve druhém příkladném provedení dle Obr. 2 je ostrovní síť se systémem pro řízení výkonu a jištění zátěží také napájena ze solárních panelů (FV panely) připojených přes MPPT regulátor na systém akumulace energie, kde tento systém akumulace energie je silově spojený přes DC/AC měnič na nadproudovou ochranu (PPS-0) měniče a dále na n dálkově ovládaných nadproudových ochran (PPS-1 až PPS-n) s různými zátěžemi. Ke každé nadproudové ochraně (PPS-1 až PPS-n) jsou připojeny zátěže stejné předem nastavené kategorie. Uživatelské rozhraní (HMI) je připojeno datově na automatický kontrolní systém (ACS), který je dále připojený přes automatický systém managementu výkonu (APMS) na dálkově ovládané nadproudové ochrany (PPS-1 až PPS-n) zátěží a dálkově ovládanou nadproudovou ochranu (PPS-0) měniče, přičemž nadproudová ochrana (PPS-0) měniče je propojena datově s každou dálkově ovládanou nadproudovou ochranou (PPS-1 až PPS-n) zátěží. Tento automatický systém managementu výkonu slouží pro aktivaci nadproudové ochrany (PPS-1 až PPS-n) zátěží nebo deaktivaci nadproudové ochrany (PPS-1 až PPS-n) zátěží v závislosti na disponibilní kapacitě systému akumulace energie, přetížení ostrovní sítě nebo připojení zátěže s vysokým záběrovým proudem do ostrovní sítě. Automatický kontrolní systém v tomto příkladu provedení umožňuje odpojení zátěží kategorie vyšší než 1 na základě příkazu obsluhy z uživatelského rozhraní (HMI).
V tomto příkladném provedení může být v ostrovní síti s různými zátěžemi automatický systém managementu výkonu spojen se čtyřmi dálkově ovládanými nadproudovými ochranami zátěží. Jednotlivým nadproudovým ochranám jsou přiřazeny zátěže rozdělené do kategorií dle priorit. K první nadproudové ochraně jsou připojeny zátěže kategorie 1. Ke druhé nadproudové ochraně jsou připojeny zátěže kategorie 2. Ke třetí a čtvrté nadproudové ochraně jsou připojeny zátěže kategorie 3.
Řízení výkonu a jištění zátěží v této ostrovní síti se zátěžemi čtyřech různých kategorií je prováděno tak, že zátěže s kategorií vyšší než 1 jsou připojovány prostřednictvím příkazu z automatického systému managementu výkonů se společnou dolní i horní limitní hodnotou disponibilní kapacity systému akumulace energie. Dolní i horní limitní hodnota pro kategorie 3 je 30 % disponibilní kapacity systému akumulace energie. Automatický systém managementu výkonu při poklesu pod tuto limitní hodnotu nebo při přetížení sítě odpojí zátěž kategorie 3 přiřazené této limitní hodnotě aktivací nadproudové ochrany a při nárůstu nad tuto limitní hodnotu nebo po odeznění přetížení sítě zpětně připojí zátěže s touto odpovídající kategorií deaktivací nadproudové ochrany. Dolní i horní limitní hodnota pro kategorie 2 je 15 % disponibilní kapacity systému akumulace energie. Automatický systém managementu výkonu při poklesu pod tuto limitní hodnotu nebo při přetížení sítě odpojí zátěž kategorie 2 přiřazené této limitní hodnotě aktivací nadproudové ochrany a při nárůstu nad tuto limitní hodnotu nebo po odeznění přetížení sítě zpětně připojí zátěže s touto odpovídající kategorií deaktivací nadproudové ochrany. Zátěže kategorie 1 nejsou automaticky odpojovány APMS systémem, avšak dojde k jejich vypnutí při vybití baterií pod úroveň LBCO (Low Battery Cut Out) stanovenou odpojovačem baterie z důvodu výpadku DC/AC měniče.
Pro spolehlivé stanovení disponibilní kapacity systému akumulace energie musí být kromě měření proudu a napětí baterií měřena i teplota. Zároveň při připojování zátěží jednotlivých kategorií zátěží, jejichž rozmezí je definováno limitními hodnotami disponibilní kapacity systému akumulace energie s uvážením hystereze, např. 5 % okolo limitní hodnoty disponibilní kapacity systému akumulace energie, je nutné aktuální hodnotu disponibilní kapacity systému akumulace energie udržet po minimální latentní dobu, např. 1 minutu pro připojení zátěže určité kategorie priority.
V následujícím textu budou uvedeny referenční příklady nastavení automatického systému managementu výkonů v ostrovních sítích pro dva různé typy měničů a dvě různě dimenzované bateriové banky.
V prvním referenčním příkladném provedení byl použit měnič 6,8 kW a jako systém akumulace energie bateriová banka 48 V, 375 Ah;
V druhém referenčním příkladném provedení byl použit měnič 5,5 kW a jako systém akumulace energie bateriová banka 48 V, 375 Ah;
-8CZ 31668 Ul
Ve třetím referenčním příkladném provedení byl použit měnič 5,5 kW a jako systém akumulace energie bateriová banka 48 V, 275 Ah;
V referenčním příkladném provedení probíhá odpojování/pripojování zátěží jednak pri snížení/zvýšení disponibilní kapacity systému akumulace energie a jednak při přetížení/odlehěení sítě, které je monitorováno prostřednictvím APMS jako výstupní proud měniče. Na Obr. 3 je v grafu znázorněna provozní charakteristika měniče Conext XW+ 8548 s trvalým maximálním výkonem 6,8 kW při 230 V. Znázorněná křivka představuje nejvyšší dovolené přetížení (výkonové zatížení) tohoto měniče v závislosti na čase. Jak je vidět z křivky grafu, při přetížení sítě například na 8,5 kW je tento měnič schopný udržet tuto zátěž po dobu 30 minut, než dojde k jeho výpadku, a při přetížení na 11 kW dojde k jeho výpadku už po 5 minutách.
Druhým monitorovaným vstupem je okolní teplota měniče, kdy křivky snížení trvalého výstupního výkonu měničů Conext XW+ 8548 a Conext XW+ 7048 v závislosti na okolní teplotě jsou graficky znázorněny na Obr. 4. Jak je vidět z tohoto grafu, v případě zvýšení okolní teploty měniče nad určitou provozní teplotu dojde k poklesu maximálního výkonu tohoto měniče, a tedy i k jeho možnému přetížení, a při zvýšení okolní teploty nad určitou maximální hodnotu dojde k výpadku měniče.
Na Obr. 5 jsou v grafu znázorněny čtyři křivky vypínacích charakteristik pri teplotě 25 °C, konkrétně jde o vypínací charakteristiky měniče, APMS, nadproudové ochrany vývodu měniče (I4t) a nadproudové ochrany vývodu 16 A (I2t). Nad teplotou okolí 25 °C se mění i maximální hodnota provozního proudu měniče. APMS si může v závislosti na teplotě okolí neustále charakteristiku APMS přepočítávat. Křivky vypínacích charakteristik pro ochranu vývodu měniče (I4t) a pro APMS byly stanoveny vhodnou aproximací z vypínací charakteristiky měniče. Vypínací charakteristika měniče i ochrany vývodu je dána výrobcem.
Příklad implementování těchto vypínacích charakteristik je možné ještě blíže vysvětlit na provedeních znázorněných na Obr. 1 a Obr. 2.
Na Obr. 1 je vypínací charakteristika měniče obsažena v bloku Měnič DC/AC, vypínací charakteristika navržená pro APMS je implementována v bloku APMS a vypínací charakteristika 16 A (I2t) může být implementována v blocích nadproudových ochran PPS-1 až PPS-n. Bloky nadproudových ochran PPS-1 až PPS-n mohou mít implementovanou i jinou, běžně používanou, vypínací charakteristiku, např. 13 A (I2t), 10 A (I2t) nebo 6 A (I2t).
Na Obr. 2 je vypínací charakteristika DC/AC měniče obsažena v bloku Měnič DC/AC, vypínací charakteristika ochrany vývodu měniče (I4t) je implementována v bloku PPS-0, vypínací charakteristika navržena pro APMS je implementována v bloku APMS a vypínací charakteristika 16 A (I2t) je implementována v blocích nadproudových ochran PPS-1 až PPS-n. Bloky nadproudových ochran PPS-1 až PPS-n mohou mít implementovanou i jinou, běžně používanou, vypínací charakteristiku, např. 13 A (I2t), 10 A (I2t) nebo 6 A (I2t).
Princip logické selektivity umožňuje relativně jednoduchou a rychlou lokalizaci místa poruchy a následnou izolaci bez nutnosti časové nebo proudově časové odstupňované selektivity založené na křivce vypínací charakteristiky APMS. Systém logické selektivity funguje pro proudy vyžadující mžikové vypnutí, tj. pro časově nezávislou oblast. Pro zajištění selektivity v časově závislé oblasti slouží systém APMS, resp. charakteristiky nastavení startovacího proudu nadproudové ochrany.
Princip logické selektivity spočívá v tom, že každá nadproudová ochrana má jeden vstup TRIP IN a jeden výstup TRIP OUT. Vstup TRIP IN nadřazené nadproudové ochrany PPS-0 slouží jako signál detekující, že některá podřazená nadproudová ochrana PPS-1 až PPS-n detekovala poruchu, bude ji vypínat a její TRIP OUT výstup je přiveden do nadřazené nadproudové ochrany PPS-0 a nabývá aktivní hodnoty v okamžiku, kdy buď dotčená nadřazená nadproudová ochrana, nebo této nadřazené nadproudové ochraně podřízená nadproudová ochrana, příp. obě detekovaly nadproud, který je třeba mžikově vypnout.
Pokud by se stalo, že nadřazená nadproudová ochrana PPS-0 obdržela signál na její vstup TRIP IN o tom, že podřazená nadproudová ochrana PPS-1 až PPS-n detekovala poruchu a nevypla ji,
-9CZ 31668 Ul musí vypnout nadřazená nadproudová ochrana. Proto byla zavedena tzv. doba pozdržení pro nadřazené nadproudové ochrany, u nichž byl aktivován logický vstup TRIP IN. Tato doba pozdržení je 150 ms (40 ms detekce, 60 ms hašení oblouku, 50 ms bezpečnostní rezerva). Pokud po uplynutí této doby nedojde k zániku nadproudu, dojde k vypnutí nadřazené nadproudové ochrany, která detekovala poruchu.
Pokud není u nadproudových ochran aktivní vstup TRIP IN, pak při detekování poruchy nadproudovou ochranou dojde k mžikovému vypnutí poruchy aktivací nadproudové ochrany se záměrným zpožděním max. 20 ms.
V praxi při implementaci nadproudových ochran obvykle platí, že pokud se nadproudová ochrana automaticky aktivuje (odpojí zátěž) vlivem poruchy rozvodu nebo zátěže (nadproud nebo zkrat), žádný z nadřazených řídicích systémů APMS nebo ACS nemůže nadproudovou ochranu deaktivovat, pouze uživatel manuálně.
Implementací časové nebo proudově časové odstupňované selektivity pomocí APMS ve spojení se systémem logické selektivity, který mají jednotlivé nadproudové ochrany implementovány, je možné dosáhnout plné selektivity.
Řízení výkonu a jištění zátěží v závislosti na disponibilní kapacitě banky (viz Tab. 1 a Tab. 3) je percentuálně identické pro různé stupně vybití. Doby provozu v jednotlivých režimech se liší v závislosti na odhadovaném výpočtovém zatížení. Z tohoto důvodu jsou i pro různé měniče při stejném odhadovaném výpočtovém zatížení vybíjecí časy a provozní režimy totožné (viz Tab. 1).
V prvním a druhém referenčním příkladném provedení je použito bateriové banky stejné kapacity, proto se k oběma příkladům vztahuje stejná tabulka (Tab. 1) se shodnými dobami provozu v jednotlivých režimech v závislosti na odhadovaném výpočtovém zatížení. Ve třetím referenčním příkladu jsou tyto doby provozu odlišné (Tab. 3).
Při odhadu disponibilní zbytkové kapacity bateriové banky z napětí v meziobvodu není nutné provádět individuální konfiguraci v závislosti na velikosti bateriové banky.
Tab. 2 a Tab. 4 znázorňují příkladné postupy připojování a odpojování zátěží v závislosti na odebíraném proudu s uvedenými limitními hodnotami odebíraného proudu a latentní dobou jednotlivých zátěží. Toto nastavení umožňuje maximální krátkodobý výkon, tj. plné využití měniče. Její nastavení je provedeno individuálně pro každý použitý typ měniče.
Nastavení automatického systému managementu výkonu APMS je závislé na jmenovitém proudu měniče, proto při shodném výkonu měniče 5,5 kW ve druhém a třetím referenčním příkladném provedení a různé kapacitě bateriové banky jsou shodné limitní hodnoty pro připojování/odpojování zátěží, viz Tab. 4, zatímco Tab. 2 znázorňuje hodnoty pro první referenční příklad použití s měničem o výkonu 6,8 kW.
Tabulka 1 - první a druhý příklad použití
| Zbytková kapacita | Led diody (kapacita + měnič) | Odhadované výpočtové zatížení | Odhadovaná doba provozu při absenci APMS | Doba provozu v daném režimu do zásahu APMS při vybíjení | Skupiny zátěží v provozu | |
| (%) | (kWh) | (počet) | (kW) | (hod) | (hod) | |
| 100-50 | 18-9,0 | 4+1 | 3 | 6,0 - 3,0 | 3,0 (18-9kWh) | Všechny zátěže, možný rozběh zátěže kategorie 3C |
| 50-30 | 9,0-5,4 | 3+1 | 1,2 | 6,0-4,8 | 3,0 (9 - 5,4 kWh) | Zátěže kategorie 1, 2, 3A; v závislosti na možnostech buď snížení výkonu zátěží kategorie 3B nebo |
-10CZ 31668 Ul
| jejich blokace. Zátěže kategorie 3C není možné provozovat | ||||||
| 30-15 | 5,4-2,7 | 2+1 | 0,75 | 7,2 - 3,6 | 3,6 (5,4 - 2,7 kWh) | Zátěže kategorie 1, 2, a3A. |
| 15-5 | 2,7-0,9 | 1+1 | 0,5 | 5,4-1,8 | 3,6 (2,7 - 0,9 kWh) | Zátěže kategorie 1 a 2 |
| 5-0 | 0,9-0 | 0+1 | 0,2 | 4,5-0 | 4,5 (0,9 - 0 kWh) | Zátěže kategorie 1 |
| 0 | 0 | 0+0 (měnič porucha) | 0 | 0 | 0 | Pouze zátěže kategorie 0 (APMS+ochrany) |
Tabulka 2 - první příklad použití:
| Odebíraný proud | Čas | Zásah APMS | Poznámka |
| <26 A (6 kVA) | N/A | Není vyžadován | Předpokládá se nadřazené funkční řízení ACS systému. |
| 26 A - 49 A* (6kVA- ll,5kVA) | I4t = 592,24406 (Ir = 26 A, nast. ťt - 6xlr @ ls) (3C) +5 sec (3B) + 5 sec (3 A) + 5 sec (2) | Po uplynutí času jsou vypnuty zátěže kategorie 3C, následně 3B (přetrvává-li přetížení) následně 3A. Vzhledem k charakteru jištění zátěží kategorie 1 (pevně připojené a 2 - zásuvky pro PC/modem jištěné 6 A) se nepředpokládá přetížení. | Předpokládá se nadřazené řízení ACS systému např. s redukcí výkonu střídavých regulátorů apod. |
| >49 (>ll,5kVA) | 20 ms | Předpokládá se mžikové vypnutí zátěže s přetížením vlastní ochranou, nedojde-li k poklesu přetížení, následuje neselektivní vypnutí všech zátěží. Po komunikaci s ochranami budou sepnuty ty vývody, u nichž nebylo detekováno přetížení (postupný náběh zátěží kategorie 1,2 a 3A, 3B, 3C v krocích po 5 s) | Předpokládá se správná funkce ochran, toto lze chápat jako záložní ochranu |
-11 CZ 31668 Ul
Tabulka 3 - třetí příklad použití
| Zbytková kapacita | Led diody (kapacita + měnič) | Odhadované výpočtové zatížení | Odhadovaná doba provozu při absenci APMS | Doba provozu v daném režimu do zásahu APMS při vybíjení | Skupiny zátěží v provozu | |
| (%) | (kWh) | (počet) | (kW) | (hod) | (hod) | |
| 100-50 | 13,2-6,6 | 4+1 | 2 | 6,6 - 3,3 | 3,3 (13,2-6,6 kWh) | Všechny zátěže, možný rozběh zátěže kategorie 3C |
| 50-30 | 6,6-3,96 | 3+1 | 0,8 | 3,3 -1,98 | 3,3 (6,6 - 3,96 kWh) | Zátěže kategorie 1, 2, 3A; v závislosti na možnostech buď snížení výkonu zátěží priority 3B nebo jejich blokace. Zátěže kategorie 3C není možné provozovat |
| 30-15 | 3,96-1,98 | 2+1 | 0,5 | 1,98-0,99 | 3,96 (3,96-1,98 kWh) | Zátěže kategorie 1, 2, a 3A. |
| 15-5 | 1,98-0,66 | 1+1 | 0,3 | 0,99 - 0,33 | 4,4 (2,7 - 0,9 kWh) | Zátěže kategorie 1 a 2 |
| 5-0 | 0,66-0 | 0+1 | 0,12 | 0,33 - 0 | 5,5 (0,12-OkWh) | Zátěže kategorie 1 |
| 0 | 0 | 0+0 (měnič porucha) | 0 | 0 | 0 | Pouze zátěže kategorie 0 (APMS+ochrany) |
Tabulka 4 - druhý a třetí příklad použití
| Odebíraný proud | Čas | Zásah APMS | Poznámka |
| <21 A (4,8 kVA) | N/A | Není vyžadován | Předpokládá se nadřazené funkční řízení ACS systému. |
| 21 A-40 A* (4,8 kVA - 9,2 kVA) | Tt =252,047-106 (Ir = 21 A, nast. Λ- 6xlr @ ls) (3C) +5 sec (3B) + 5 sec (3A) + 5 sec (2) | Po uplynutí času jsou vypnuty zátěže kategorie 3C, následně 3B (přetrvává-li přetížení) následně 3A. Vzhledem k charakteru jištění zátěží kategorie 1 (pevně připojené a 2 - zásuvky pro PC/modem jištěné 6 A) se nepředpokládá přetížení. | Předpokládá se nadřazené řízení ACS systému např. s redukcí výkonu střídavých regulátorů apod. |
| >40 (>9,2 kVA) | 20 ms | Předpokládá se mžikové vypnutí zátěže s přetížením vlastní ochranou, nedojde-li k poklesu přetížení, následuje neselektivní vypnutí všech zátěží. Po komunikaci s ochranami budou sepnuty ty vývody, u nichž nebylo deteko- | Předpokládá se správná funkce ochran, toto lze chápat jako záložní ochranu |
-12CZ 31668 Ul
| váno přetížení (postupný náběh zátěží kategorie 1,2 a 3 A, 3B, 3C v krocích po 5 s) |
Při praktické realizaci tohoto řešení může mít systém ochran PPS implementovány následující funkce s různou předností vykonání, od nejvyšší: manuální vypnutí ochrany, systém nouzového vypnutí (hardwired) > systém ochrany před nadproudy (přetížení, zkrat) > systém logické selektivity - blokování ochran před nadproudy (systém logické selektivity pozdrží vypnutí ochran při detekci zkratového proudu, avšak nevyřazuje ho z provozu) > systém ochrany před nadproudy (load shedding - vazba na APMS) v režimu remote > systém dálkového zapnutí nebo vypnutí vývodu (vazba na APMS) > systém obousměrné nekritické komunikace ochran s APMS systémem (vazba na APMS).
Ve výhodném provedení je systém řízení digitální s obousměrnou komunikací mezi systémem ochran PPS a automatickým systémem managementu výkonu APMS, přičemž mohou být implementovány následující funkce:
• volba místního ovládání s možností vyblokování automatického systému managementu výkonu APMS;
• funkce nouzového vypnutí nezávislého na ostatních systémech;
• logická selektivita ostrovního systému;
• dálkové zapnutí nebo vypnutí vývodu;
• sběr dat a předávání informací o zátěži a stavu ochrany PPS nadřazenému automatickému systému managementu výkonu APMS;
• koordinace vypínacích charakteristik ochran s vypínacími charakteristikami měniče a systémem odpojování nebo připojování zátěží automatickým systémem managementu výkonu APMS při přetížení sítě.
Průmyslová využitelnost
Systém pro řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích s různými zátěžemi je uplatnitelný pro všechny ostrovní instalace s napájením z obnovitelných zdrojů elektrické energie, případně ze zdrojů s omezenou možností dodávky okamžité a/nebo celkové elektrické energie. Výhodně je možné jej využít např. při projektování a realizaci budov s téměř nulovou spotřebou energie NZEB.
Claims (3)
1. Systém pro řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích s různými zátěžemi zahrnující jednak systém akumulace energie silově spojený přes DC/AC měnič a jednak dálkově ovládané nadproudové ochrany s různými zátěžemi a uživatelské rozhraní připojené datově na automatický kontrolní systém, který je dále připojený na dálkově ovládané nadproudové ochrany, vyznačující se tím, že ke každé nadproudové ochraně (PPS-1 až PPS-n) jsou připojeny zátěže stejné předem nastavené kategorie a že dále zahrnuje automatický systém managementu výkonu (APMS) pro odpojení aktivací nadproudové ochrany (PPS-1 až PPS-n) nebo připojení deaktivací nadproudové ochrany (PPS-1 až PPS-n) zátěží v závislosti na disponibilní kapacitě systému akumulace energie, přetížení ostrovní sítě nebo připojení zátěže s vysokým záběrovým proudem do ostrovní sítě, kdy automatický systém managementu výkonu (APMS) je datově připojený mezi dálkově ovládanými nadproudovými ochranami (PPS-1 až PPS-n) a automatickým kontrolním systémem (ACS).
-13 CZ 31668 Ul
2. Systém pro řízení výkonu a jištění zátěží podle nároku 1, vyznačující se tím, že k nadproudovým ochranám (PPS-1 až PPS-n) s připojenými zátěžemi je silově a datově připojena nadřazená nadproudová ochrana (PPS-0) měniče, která je dále silově spojená s DC/AC měničem a dále datově spojena s automatickým systémem managementu výkonu (APMS).
5 3. Ostrovní síť zahrnující alespoň jeden obnovitelný zdroj energie pro napájení různých zátěží, vyznačující se tím, že zahrnuje systém pro řízení výkonu a jištění zátěží podle nároku 1 nebo 2 propojující obnovitelné zdroje energie a zátěže.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-34109U CZ31668U1 (cs) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Systém řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích s různými zátěžemi a ostrovnísíť s tímto systémem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-34109U CZ31668U1 (cs) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Systém řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích s různými zátěžemi a ostrovnísíť s tímto systémem |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ31668U1 true CZ31668U1 (cs) | 2018-04-03 |
Family
ID=61830644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2017-34109U CZ31668U1 (cs) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Systém řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích s různými zátěžemi a ostrovnísíť s tímto systémem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ31668U1 (cs) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202021101324U1 (de) | 2020-12-07 | 2021-06-11 | Dunet S.R.O. | Spülvorrichtung für das manuelle Waschen und Nachspülen von Getränkegläsern, insbesondere von Biergläsern mit Henkel |
| EP4339396A1 (en) * | 2022-09-14 | 2024-03-20 | Boss Cabins Limited | Eco friendly welfare cabin |
-
2017
- 2017-09-15 CZ CZ2017-34109U patent/CZ31668U1/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202021101324U1 (de) | 2020-12-07 | 2021-06-11 | Dunet S.R.O. | Spülvorrichtung für das manuelle Waschen und Nachspülen von Getränkegläsern, insbesondere von Biergläsern mit Henkel |
| EP4339396A1 (en) * | 2022-09-14 | 2024-03-20 | Boss Cabins Limited | Eco friendly welfare cabin |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1851842B1 (en) | Independent automatic shedding branch circuit breaker | |
| US11791623B2 (en) | Fault detection systems and methods for power grid systems | |
| US7680561B2 (en) | Method of facilitating communications across open circuit breaker contacts | |
| US20150092311A1 (en) | Methods, systems, and computer readable media for protection of direct current building electrical systems | |
| JP2013542706A (ja) | バッテリーバランシングシステム | |
| MX2012009980A (es) | Retraso de tiempo de transferencia activo para interruptor de transferencia automatico. | |
| US12294237B2 (en) | Photovoltaic disconnect device for storage integration | |
| CN112567131A (zh) | 风力涡轮机功率消耗控制 | |
| EP2244353B1 (en) | Energy saving device | |
| CZ31668U1 (cs) | Systém řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích s různými zátěžemi a ostrovnísíť s tímto systémem | |
| JPH0993784A (ja) | 節電及び過負荷回避装置とそれを用いた節電及び過負荷回避方法 | |
| JP2024522407A (ja) | フレキシブルな負荷管理システム | |
| CZ307686B6 (cs) | Způsob řízení výkonu a jištění zátěží v ostrovních sítích s různými zátěžemi | |
| WO2021222014A1 (en) | Systems and methods for automatic transfer switch load control | |
| CN223168081U (zh) | 储能供电系统 | |
| ES2823924A1 (es) | Procedimiento y dispositivo de proteccion ante arranque de carga fria | |
| CN113690841B (zh) | 断路器及其配置方法 | |
| WO2020070905A1 (ja) | 直流配電システム | |
| JPWO2020075300A1 (ja) | 電力変換システム | |
| CN115864361A (zh) | 用于家用设施的配电系统、管理这种配电系统的方法 | |
| MX2007010149A (en) | Independent automatic shedding branch circuit breaker | |
| HK40047068A (en) | Dc power distribution system | |
| TW200539546A (en) | Method and device for supplying power to large facility system from small-capacity emergency power supply |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20180403 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20210722 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20240915 |