RU2341859C1 - Method and device for uninterrupted power supply to consumer - Google Patents
Method and device for uninterrupted power supply to consumer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2341859C1 RU2341859C1 RU2007122299/09A RU2007122299A RU2341859C1 RU 2341859 C1 RU2341859 C1 RU 2341859C1 RU 2007122299/09 A RU2007122299/09 A RU 2007122299/09A RU 2007122299 A RU2007122299 A RU 2007122299A RU 2341859 C1 RU2341859 C1 RU 2341859C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electricity
- power
- power supply
- source
- consumer
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике, в частности, к способу и устройству бесперебойного электропитания потребителей как подключенных, так и не подключенных к централизованной электросети. Изобретение может быть использовано при организации бесперебойного снабжения электричеством многоквартирных жилых домов.The invention relates to energy, in particular, to a method and device for uninterrupted power supply to consumers, both connected and not connected to a centralized electrical network. The invention can be used in the organization of uninterrupted supply of electricity to apartment buildings.
Известны способ и устройство снабжения потребителей электричеством от централизованной электросети с помощью трансформаторных подстанций, понижающих напряжение с 6 кВ до фазового 380 В и далее распределяющих электричество индивидуальным потребителям через счетчик расхода электричества и электрические предохранители, (см. кн. Н.Ф.Молоснов, Ф.М.Ихтейман и др. «Электричество в крестьянском (фермерском) хозяйстве», М. Колос, 1994 г., стр.26-55). Мощность трансформаторной подстанции, сечение электрического кабеля и внутренней электропроводки выбираются из расчета ожидаемой предельно потребляемой мощности, величина которой многократно превышает усредненную за сутки реальную мощность потребления электроэнергии. Поэтому недостатком известного способа и устройства электропитания, например, жилых домов является высокая стоимость трансформаторной подстанции, кабеля электропитания и внутренней электропроводки, а также отсутствие защиты потребителя от перебоев в подачи электроэнергии от электросети. Кроме этого используемая сейчас система распределения электроэнергии не позволяет решить проблему пиковых нагрузок (суточных и сезонных), что является причиной аварий в электросистеме населенных пунктов.A known method and device for supplying consumers with electricity from a centralized power supply using transformer substations that reduce voltage from 6 kV to phase 380 V and then distribute electricity to individual consumers through an electricity meter and electric fuses (see book N.F.Molosnov, F .M. Ikhteiman et al. “Electricity in the peasant (farm) economy”, M. Kolos, 1994, pp. 26-55). The power of the transformer substation, the cross section of the electric cable and internal wiring are selected based on the expected maximum power consumption, the value of which is many times higher than the average daily power consumption averaged over a day. Therefore, the disadvantage of the known method and device for power supply, for example, residential buildings is the high cost of transformer substation, power cable and internal wiring, as well as the lack of consumer protection from interruptions in the supply of electricity from the mains. In addition, the electricity distribution system currently used does not allow solving the problem of peak loads (daily and seasonal), which is the cause of accidents in the electrical system of settlements.
Частично перебои в электропитании устраняются в случае использования потребителем системы бесперебойного электропитания, выбранной нами в качестве прототипа, которая состоит из накопителя электроэнергии в виде электрохимических аккумуляторов (АБ), зарядного устройства АБ от электросети или другого источника, например солнечной батареи, инвертора напряжения (преобразующего постоянный ток АБ в переменный ток) и устройства защиты АБ от глубокого разряда (патент РФ №2257656 от 06.04.2004). Однако использование известной системы бесперебойного электропитания только еще в большей мере увеличивает общую стоимость системы электропитания жилых домов.Partial power outages are eliminated if the consumer uses an uninterruptible power system, which we have chosen as a prototype, which consists of an electric energy storage device in the form of electrochemical batteries (AB), a battery charger from the mains or another source, such as a solar battery, a voltage inverter (converting constant battery current into alternating current) and devices for protecting the battery against deep discharge (RF patent No. 2257656 dated April 6, 2004). However, the use of the known uninterruptible power supply system only further increases the total cost of the power supply system of residential buildings.
Задачей и техническим результатом предлагаемого способа и устройства бесперебойного электропитания является уменьшение стоимости, снижение пиковой нагрузки и увеличение надежности электропитания.The objective and technical result of the proposed method and device for uninterrupted power supply is to reduce the cost, reduce peak load and increase the reliability of power supply.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе бесперебойного электропитания потребителя от централизованного источника электричества, включающем преобразование переменного тока в постоянный, передачу и накопление электроэнергии в накопителе, преобразование и питание электроаппаратуры потребителя от накопителя через инвертор напряжения, при преобразовании переменного тока в постоянный ограничивают величину предельно передаваемой мощности и устанавливают эту мощность в 2-10 раз меньше предельной мощности, отдаваемой инвертором.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of uninterrupted power supply to the consumer from a centralized source of electricity, including converting alternating current to direct current, transmitting and storing electric energy in a drive, converting and supplying consumer electrical equipment from a drive through a voltage inverter, when converting alternating current to constant, they limit the value maximum transmitted power and set this power 2-10 times less than the maximum power, we give oh inverter.
Дополнительный технический результат (бесперебойная работа системы освещения) достигается тем, что в способе бесперебойного электропитания потребителя от централизованного источника электричества, при аварийном отключении источника электричества снижают предельно отдаваемую мощность инвертора и сигнализируют об этом потребителя в звуковой или световой форме.An additional technical result (uninterrupted operation of the lighting system) is achieved by the fact that in the method of uninterrupted power supply to the consumer from a centralized source of electricity, in case of emergency shutdown of the source of electricity, the maximum power output of the inverter is reduced and the consumer is signaled in sound or light form.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве бесперебойного электропитания потребителя от централизованного источника электричества, содержащем выпрямитель, накопитель электроэнергии, контроллер заряда-разряда накопителя и инвертор напряжения, выпрямитель подключен к источнику электричества через ограничитель мощности при величине этой мощности в 2-10 раз меньше мощности инвертора, а все потребители, имеющие индивидуальный счетчик расхода электроэнергии, подключены к источнику электричества через систему бесперебойного электропитания.The indicated technical result is also achieved by the fact that in the uninterruptible power supply device of the consumer from a centralized source of electricity, containing a rectifier, an electric energy storage device, a charge-discharge controller of the energy storage device and a voltage inverter, the rectifier is connected to the electricity source through a power limiter with a power limiter of 2-10 times less power inverter, and all consumers with an individual meter of electricity consumption are connected to the source of electricity through systems uninterruptible power supply.
Дополнительный технический результат (повышение надежности электропитания) достигается тем, что устройство бесперебойного электропитания содержит включенный параллельно собственный источник электричества.An additional technical result (improving the reliability of power supply) is achieved by the fact that the uninterruptible power supply device contains its own connected source of electricity.
Предложенный способ и устройство системы бесперебойного электропитания поясняется блок-схемой на чертеже. Стрелки на блок-схеме указывают направление передачи электричества. Система бесперебойного электропитания действует следующим образом.The proposed method and device for an uninterruptible power supply system is illustrated in the block diagram in the drawing. The arrows in the flowchart indicate the direction of transmission of electricity. Uninterruptible power supply system operates as follows.
От централизованного источника электропитания 1 электричество поступает индивидуальному потребителю на электрощит 2 с электросчетчиком и автоматом защиты и далее в систему бесперебойного электропитания, состоящую из выпрямителя с ограничителем мощности 3, блока управления (контроллер) 4 зарядом и разрядом накопителя электричества 5, инвертора напряжения 6, возможного использования автономного дополнительного источника электричества 7, нагрузки 8 и 9, которая может быть разделена на осветительные приборы и остальное электрооборудование. Переменный ток от источника 1 превращается в выпрямителе 3 в постоянный и поступает через контроллер 4 на заряд в накопитель 5.From a centralized power source 1, electricity is supplied to an individual consumer on an electric panel 2 with an electric meter and a circuit breaker and then to an uninterruptible power supply system consisting of a rectifier with a power limiter 3, a control unit (controller) 4 by charging and discharging an electricity storage device 5, a voltage inverter 6, possible use of an autonomous additional source of electricity 7, load 8 and 9, which can be divided into lighting devices and other electrical equipment . The alternating current from the source 1 turns into a direct current in the rectifier 3 and enters through the controller 4 to the charge 5 to charge.
При включении нагрузки 8 или 9 электропитание поступает из накопителя 5 через инвертор 6. В зависимости от степени заряженности накопителя 5, ток, превышающий заряд накопителя, идет напрямую через инвертор 6 в нагрузку 8 или 9. В зависимости от типа используемого электрооборудования и площади помещения (квартиры в жилом доме) выбирается соответствующая ей величина мощности инвертора 6 и емкость накопителя 5, чтобы обеспечить работу самой мощной нагрузки в течение минимально необходимого промежутка времени.When load 8 or 9 is turned on, power is supplied from drive 5 through inverter 6. Depending on the degree of charge of drive 5, a current exceeding the charge of the drive goes directly through inverter 6 to load 8 or 9. Depending on the type of electrical equipment used and the area of the room ( apartments in a residential building), the corresponding value of the inverter 6 power and the drive capacity 5 is selected to ensure that the most powerful load works for the minimum necessary period of time.
Величина ограничителя мощности выбирается из расчета обеспечения среднесуточного потребления электроэнергии, при этом предельная величина мощности, поступающей от централизованного источника электричества 1, в несколько раз меньше номинальной мощности инвертора 6. В ночное время происходит запасание электроэнергии в накопителе 5 до уровня полного заряда, после чего потребляемая из источника 1 мощность снижается до минимального уровня, необходимого для компенсации тока саморазряда накопителя 5. В остальное время суток при включенной нагрузке 8 или 9 с величиной мощности, превышающей предельную мощность ограничителя 3, нехватка мощности восполняется из накопителя 5.The value of the power limiter is selected on the basis of ensuring the average daily electricity consumption, while the limit value of the power coming from the centralized source of electricity 1 is several times less than the rated power of the inverter 6. At night, the energy is stored in drive 5 to the level of full charge, after which it is consumed from source 1, the power decreases to the minimum level necessary to compensate for the self-discharge current of drive 5. At the rest of the day, when load 8 or 9 with a power value exceeding the limit power limiter 3, the lack of power is made up from the drive 5.
В случае аварии, ведущей к отключению источника 1, предусмотрено снижение выходной (номинальной) мощности инвертора до уровня, необходимого для работы в нагрузке системы аварийного освещения 8, и подается звуковой или световой сигнал об аварийной ситуации и необходимости перехода на режим экономии электроэнергии в накопителе 5. Блок управления 4 следит за степенью заряженности накопителя 5 и при глубоком разряде накопителя отключает его от инвертора 6, тем самым, увеличивая срок службы накопителя 5. В аварийной ситуации вручную предусмотрена возможность на короткое время подключить инвертор 6 к накопителю 5 для питания светильника.In the event of an accident leading to the disconnection of source 1, the inverter output (nominal) power is reduced to the level necessary for operation in the emergency lighting system load 8, and an audible or visual signal is given about the emergency situation and the need to switch to energy saving mode in the drive 5 The control unit 4 monitors the degree of charge of the drive 5 and, when the drive is deeply discharged, disconnects it from the inverter 6, thereby increasing the life of the drive 5. In an emergency, manually provide and the opportunity for a short time to connect the inverter 6 to the drive 5 for the lamp power.
Для увеличения надежности системы бесперебойного электропитания необходимо использовать в нагрузке 8 или 9 энергосберегающее оборудование, увеличивать емкость накопителя 5, выбирать тип накопителя (аккумулятора) и использовать автономный источник электричества 7, в качестве которого может быть солнечная батарея, ветроэлектрический генератор или электрогенератор на тепловом двигателе внутреннего либо внешнего сгорания топлива. При наличии солнца или ветра солнечная батарея и ветроэлектрический генератор постоянно передают электричество в накопитель 5 и инвертор 6, а избыток мощности (обозначено пунктирной линией) могут передавать через счетчик 2 в централизованный источник электричества 1, при этом счетчик 2 будет соответственно уменьшать величину расхода электричества. Автономный источник 7, работающий от сгорания какого-либо топлива, включается только по сигналу блока управления 4 в случае недостатка электроэнергии в накопителе 5.To increase the reliability of the uninterruptible power supply system, it is necessary to use energy-saving equipment in a load of 8 or 9, increase the capacity of drive 5, select the type of drive (battery) and use an autonomous source of electricity 7, which can be a solar battery, a wind electric generator or an electric generator powered by an internal heat engine or external combustion of fuel. In the presence of sun or wind, the solar battery and the wind generator constantly transmit electricity to the drive 5 and inverter 6, and the excess power (indicated by a dashed line) can be transmitted through the counter 2 to the centralized source of electricity 1, while the counter 2 will accordingly reduce the amount of electricity consumed. An autonomous source 7 operating from the combustion of any fuel is turned on only by the signal of the control unit 4 in the event of a lack of electricity in the drive 5.
Рассмотрим пример исполнения системы бесперебойного электропитания одной из квартир в жилом доме. Двухкомнатная квартира на двух человек имеет следующую бытовую электроаппаратуру с указанием мощности: холодильник 300 Вт, телевизор 70 Вт, СВЧ-печь 800 Вт, стиральная машина 1,5 кВт, светильники 60 Вт и в месяц расходует в среднем по 90 кВт·ч или по 3 кВт·ч/сутки. Для системы бесперебойного электропитания достаточно применить инвертор с номинальной мощностью 3 кВт, поскольку стиральная машина используется не чаще двух раз в месяц. Ограничитель мощности установить величиной 300 Вт. Накопитель в виде электрохимического аккумулятора емкостью 200 А·ч напряжением 12 В и максимальным зарядным током 20 А. Мощности 300 Вт, постоянно пропускаемой ограничителем мощности, достаточно для работы холодильника, который обычно находится во включенном состоянии половину времени суток, и на освещение. Пиковая утренняя и особенно вечерняя перегрузка (до 500 Вт·ч) полностью покрывается накопленной в аккумуляторе энергией.Consider an example of an uninterruptible power supply system for one of the apartments in a residential building. A two-room apartment for two people has the following household electrical equipment with an indication of power: a 300 W refrigerator, a 70 W TV, an 800 W microwave oven, a 1.5 kW washing machine, 60 W lamps and a month consumes an average of 90 kWh or 3 kWh / day. For an uninterruptible power supply system, it is enough to use an inverter with a rated power of 3 kW, since the washing machine is used no more than twice a month. Set the power limiter to 300 watts. The drive in the form of an electrochemical battery with a capacity of 200 Ah · voltage of 12 V and a maximum charging current of 20 A. Power 300 W, constantly passed by the power limiter, is enough for the refrigerator, which is usually in the on state half the time of day, and for lighting. Peak morning and especially evening overload (up to 500 Wh) is completely covered by the accumulated energy in the battery.
Таким образом, использование в системе бесперебойного электропитания ограничителя предельной мощности, передаваемой из централизованного источника, позволяет в несколько раз уменьшить мощность трансформаторной подстанции, снизить сечение питающего кабеля и внутренней электропроводки, исключить чрезмерное потребление электроэнергии из сети и предотвратить аварийные ситуации. В сочетании с накопителем и инвертором напряжения предлагаемая система позволяет перераспределить поступление электроэнергии от централизованного источника, обеспечив возможность ее запасания в ночное и дневное время, а во время пиков потребления утром и вечером обеспечить работу электроаппаратуры с величиной мощности, соответствующей мощности инвертора. Причем, если инвертор содержит функцию стабилизатора напряжения и создает на выходе чистую синусоиду, то это обеспечивает нормальную работу бытовой электроаппаратуры без ремонта в течение длительного времени.Thus, the use of a limit power limiter transmitted from a centralized source in an uninterruptible power supply system allows several times to reduce the power of a transformer substation, reduce the cross section of the power cable and internal wiring, eliminate excessive power consumption from the network and prevent emergency situations. In combination with a drive and a voltage inverter, the proposed system allows you to redistribute the flow of electricity from a centralized source, making it possible to store it at night and in the daytime, and during the peak consumption in the morning and evening to ensure the operation of electrical equipment with a power value corresponding to the inverter power. Moreover, if the inverter contains the function of a voltage stabilizer and creates a pure sine wave at the output, this ensures the normal operation of household electrical equipment without repair for a long time.
Индивидуальный потребитель получает возможность исходя из собственных возможностей обеспечить необходимый уровень электропитания, сам выбирая емкость аккумулятора и устанавливая собственный автономный источник электропитания требуемой мощности. В результате в перспективе индивидуальный потребитель может превратиться и в производителя электроэнергии. Запасаемая ночью электроэнергия обходится потребителю дешевле, чем в остальное время суток.An individual consumer gets the opportunity, based on his own abilities, to provide the necessary level of power supply, choosing the battery capacity himself and installing his own autonomous power source of the required power. As a result, in the long term, an individual consumer can turn into an electricity producer. Electricity stored at night costs the consumer less than the rest of the day.
Применение заявленного изобретения в электропитании жилых домов может принести огромный экономический эффект, стимулировать проведение мероприятий по энергосбережению и в целом повысить надежность электропитания.The use of the claimed invention in the power supply of residential buildings can bring a huge economic effect, stimulate the implementation of energy saving measures and, in general, increase the reliability of power supply.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007122299/09A RU2341859C1 (en) | 2007-06-15 | 2007-06-15 | Method and device for uninterrupted power supply to consumer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007122299/09A RU2341859C1 (en) | 2007-06-15 | 2007-06-15 | Method and device for uninterrupted power supply to consumer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2341859C1 true RU2341859C1 (en) | 2008-12-20 |
Family
ID=40375316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007122299/09A RU2341859C1 (en) | 2007-06-15 | 2007-06-15 | Method and device for uninterrupted power supply to consumer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2341859C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521086C2 (en) * | 2008-12-10 | 2014-06-27 | Шнайдер Электрик Айти Корпорейшн | Method and device for control of output signal to be delivered as load and uninterrupted power supply system |
| WO2021137720A1 (en) | 2019-12-30 | 2021-07-08 | Ольга Валентиновна ЕФИМЕНКОВА | Method for monitoring and managing electrical power consumption |
| WO2023028381A1 (en) * | 2021-08-27 | 2023-03-02 | Thompson Claiborn B | Electro-mechanical power system and method |
-
2007
- 2007-06-15 RU RU2007122299/09A patent/RU2341859C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521086C2 (en) * | 2008-12-10 | 2014-06-27 | Шнайдер Электрик Айти Корпорейшн | Method and device for control of output signal to be delivered as load and uninterrupted power supply system |
| WO2021137720A1 (en) | 2019-12-30 | 2021-07-08 | Ольга Валентиновна ЕФИМЕНКОВА | Method for monitoring and managing electrical power consumption |
| WO2023028381A1 (en) * | 2021-08-27 | 2023-03-02 | Thompson Claiborn B | Electro-mechanical power system and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU748683B2 (en) | High efficiency lighting system | |
| RU2475920C2 (en) | Electric energy accumulation system maximising renewable energy usage | |
| RU2340992C2 (en) | Device for peak load coverage | |
| JP6418239B2 (en) | Power supply apparatus and power supply method | |
| US20110304295A1 (en) | Power system for use with renewable energy sources and the power grid | |
| US11205902B2 (en) | Energy storage system | |
| US11689118B2 (en) | Converter with power management system for household users to manage power between different loads including their electric vehicle | |
| JP2011050131A (en) | Residential power supply system, and power supply controller therefor | |
| JP2010041782A (en) | Power distribution system | |
| Chauhan et al. | DC distribution system for energy efficient buildings | |
| RU2341859C1 (en) | Method and device for uninterrupted power supply to consumer | |
| RU180289U1 (en) | ASYMMETRIC SUPERCAPACITOR UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY | |
| GB2545079A (en) | Power generation | |
| JP2012151977A (en) | Load leveling system | |
| WO2014076446A1 (en) | A power management system | |
| GB2474305A (en) | Smoothing domestic electricity consumption using an electricity storage device | |
| JP3242499U (en) | power controller | |
| JP3149024U (en) | Commercial power injection type solar cell DC interconnection system | |
| AU2005100876A4 (en) | System and method for supplementing or storing electricity to or from an electrical power grid | |
| CN116231833B (en) | Multi-energy coupling non-disturbance uninterrupted AC/DC power supply system | |
| JP6752467B1 (en) | DC power supply device | |
| Soori et al. | Intelligent off-grid photovoltaic supply systems | |
| RU66621U1 (en) | DEVICE FOR CONVERTER OF VOLTAGE OF A WIND POWER INSTALLATION | |
| JP2003333754A (en) | Storage system | |
| JP2022045338A (en) | Power control unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090616 |