RU2547818C2

RU2547818C2 - Система передачи энергии

Info

Publication number: RU2547818C2
Application number: RU2013132929/07A
Authority: RU
Inventors: Рольф АПЕЛЬ
Original assignee: Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2015-04-10
Also published as: BR112013014841B1; US20130278061A1; BR112013014841A2; RU2013132929A; CN103262376B; WO2012079645A1; US9929565B2; EP2652854A1; EP2652854B1; CN103262376A

Abstract

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение перегрузки локальных сетей. Система (10) передачи энергии имеет по меньшей мере одно устройство (60) управления нагрузкой, которое опосредованно или непосредственно соединено с по меньшей мере, соответственно, одним потребителем (50-54) по меньшей мере двух локальных электросетей (40, 41) и выполнено с возможностью управления потреблением этих потребителей (50-54). Устройство (60) управления нагрузкой, кроме того, выполнено с возможностью оценивать состояние нагрузки по меньшей мере двух локальных электросетей (40, 41) и в случае возникающей или предстоящей перегрузки одной из по меньшей мере двух локальных электросетей (40) позволяет снижать потребление по меньшей мере одного потребителя (50, 51) этой локальной электросети (40) и, в противоположность этому, повышать потребление по меньшей мере одного потребителя (53) в одной из остальных не перегруженных локальных электросетей (41) из по меньшей мере двух локальных электросетей. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к системе передачи энергии, при этом, в частности, на уровне распределения, с по меньшей мере двумя локальными электросетями, которые соответственно соединены с потребителями, а также соединены с вышестоящей сетью передачи энергии. Как известно, локальные электросети подключаются к станции местной сети и через нее связываются с вышестоящей сетью передачи энергии.

Также известно, что при моделировании систем передачи энергии учитываются крупные потребители и используются для определения оптимального управления потоками энергии и энергетическими установками. Это позволяет, в том числе, например, выключать отдельных крупных потребителей или ограничивать их потребление, если моделирование системы передачи энергии указывает, что генератор энергии не может генерировать достаточно тока, или повышение генерации энергии было бы негативным.

Однако моделирование систем передачи энергии и активное управление нагрузкой потребителей требует, при большом количестве генераторов энергии и потребителей энергии, значительных затрат на моделирование и вычисления. Несмотря на это не всегда удается избежать перегрузки локальных электросетей.

Поэтому в основе изобретения лежит задача - создать систему передачи энергии, которая характеризуется лучшей возможностью управления, чем ранее известные системы передачи энергии.

Эта задача в соответствии с изобретением решается системой передачи энергии с признаками согласно п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения соответствующей изобретению системы передачи энергии приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с изобретением предусмотрено, что система передачи энергии имеет по меньшей мере одно устройство управления нагрузкой, которое опосредованно или непосредственно соединено с по меньшей мере, соответственно, одним потребителем по меньшей мере двух локальных электросетей, и выполнена с возможностью управления потреблением этих потребителей, и устройство управления нагрузкой, кроме того, выполнено с возможностью оценивать состояние нагрузки по меньшей мере двух локальных электросетей и, в случае возникающей или предстоящей перегрузки одной из по меньшей мере двух локальных электросетей, снижать потребление по меньшей мере одного потребителя этой локальной электросети и, в противоположность этому, повышать потребление по меньшей мере одного потребителя в одной из остальных неперегруженных локальных электросетей из по меньшей мере двух локальных электросетей.

Существенное преимущество соответствующей изобретению системы передачи энергии состоит в том, что с помощью предусмотренного в соответствии с изобретением устройства управления нагрузкой возможна перегруппировка или смещение потребления энергии в масштабах электросетей. Если локальная электросеть перегружена и должна там снизить энергопотребление, то устройство управления нагрузкой может в другом месте повысить энергопотребление и, тем самым, избежать или по меньшей мере уменьшить обратное воздействие на вышестоящую сеть передачи энергии и генерацию энергии. Иными словами, устройство управления нагрузкой, предусмотренное в соответствии с изобретением, может смещать поток нагрузки между подчиненными локальными электросетями, активно компенсировать динамические изменения нагрузки и достигать квазистатического состояния для вышестоящей сети передачи энергии и вышестоящих управляющих устройств, хотя на уровне локальных электросетей локальные сетевые перегрузки возникают или предстоят, то есть состояние сети является относительно динамическим.

Другое преимущество соответствующей изобретению системы передачи энергии состоит в том, что за счет активного смещения потоков энергии на локальном уровне электросетей достигается значительное уменьшение колебаний состояния системы и, тем самым, значительное снижение затрат на моделирование вычисления при моделировании полной системы передачи энергии.

Предпочтительным образом, по меньшей мере две локальные электросети подключены соответственно к станции местной сети, которая подчиненную локальную сеть подключает к вышестоящей сети передачи энергии. Локальные электросети находятся, тем самым, только в опосредованном соединении, а именно через станции местной сети, с вышестоящей сетью передачи энергии.

Устройство управления нагрузкой соединено предпочтительно опосредованно или непосредственно со станциями местной сети по меньшей мере двух локальных электросетей. Например, устройство управления нагрузкой может посылать управляющие сигналы для управления потреблением потребителей опосредованно через соответствующую станцию местной сети к соответствующему потребителю. Также устройство управления нагрузкой может получать данные нагрузки потребителей опосредованным образом через соответствующую станцию местной сети.

В качестве альтернативы, устройство управления нагрузкой может посылать управляющие сигналы для управления потреблением потребителей непосредственно без посредничества соответствующей станции местной сети к соответствующему потребителю.

Изобретение также относится к устройству управления нагрузкой для системы передачи энергии. В соответствии с изобретением для этого предусмотрено, что устройство управления нагрузкой выполнено таким образом, чтобы непосредственно или опосредованно соединяться с по меньшей мере одним соответствующим потребителем по меньшей мере двух, предпочтительно отдельных локальных электросетей, и управлять потреблением этих потребителей, и устройство управления нагрузкой, кроме того, выполнено таким образом, чтобы оценивать состояние нагрузки по меньшей мере двух локальных электросетей, и, в случае возникающей или предстоящей перегрузки одной из по меньшей мере двух локальных электросетей, для по меньшей мере одного потребителя этой локальной электросети снижать его потребление и в противоположность этому повышать потребление по меньшей мере одного потребителя в одной из остальных не испытывающих перегрузки локальных электросетей из по меньшей мере двух локальных электросетей.

Относительно преимуществ соответствующего изобретению устройства управления нагрузкой, можно сослаться на приведенные выше выводы в связи с соответствующей изобретению системой передачи энергии, так как преимущества соответствующего изобретению устройства управления нагрузкой по существу соответствуют преимуществам соответствующей изобретению системы передачи энергии.

Устройство управления нагрузкой предпочтительно содержит программируемое устройство обработки данных, например, с одним или более микропроцессорами, которые таким образом запрограммированы, что они могут выполнять вышеописанные этапы для управления потоком нагрузки в зависимости от данных нагрузки. Предпочтительным образом устройство управления нагрузкой имеет также запоминающее устройство, в котором может храниться программа для выполнения этапов работы.

Изобретение также относится к способу управления системой передачи энергии со станциями местной сети, которые, с одной стороны, подключены к вышестоящей сети передачи энергии, а с другой стороны, через подчиненную локальную электросеть соединены с потребителями.

Согласно изобретению предусмотрено, что состояние нагрузки по меньшей мере двух локальных электросетей оценивается и, в случае возникающей или предстоящей перегрузки одной из по меньшей мере двух локальных электросетей, потребление по меньшей мере одного потребителя этой локальной электросети сокращается, и, в противоположность этому, потребление по меньшей мере одного потребителя в одной из остальных, не испытывающих перегрузки локальных электросетей из по меньшей мере двух локальных электросетей повышается.

Относительно преимуществ соответствующего изобретению способа следует сослаться на приведенные выше выводы в связи с соответствующей изобретению системой передачи энергии и соответствующим изобретению устройством управления нагрузкой, так как преимущества соответствующего изобретению способа соответствуют преимуществам упомянутых соответствующих изобретению устройств.

В соответствии с предпочтительным выполнением способа предусмотрено, что устройство управления нагрузкой, которое опосредованно или непосредственно соединено со станцией местной сети по меньшей мере двух локальных электросетей, оценивает состояние нагрузки по меньшей мере двух локальных электросетей и, в случае возникающей или предстоящей перегрузки одной из по меньшей мере двух локальных электросетей, потребление по меньшей мере одного потребителя этой локальной электросети сокращается, и, в противоположность этому, потребление по меньшей мере одного потребителя в одной из остальных, не испытывающих перегрузки локальных электросетей из по меньшей мере двух локальных электросетей повышается.

Устройство управления нагрузкой может посылать управляющие сигналы для управления потреблением потребителей опосредованно через соответствующую станцию местной сети к соответствующему потребителю. Альтернативно или дополнительно, устройство управления нагрузкой может посылать управляющие сигналы к соответствующему потребителю для управления потреблением потребителей непосредственно без посредничества соответствующей станции местной сети.

Изобретение поясняется далее более подробно на основе примеров выполнения, представленных на чертежах, на которых показано следующее:

Фиг. 1-3 - первый пример выполнения соответствующей изобретению системы передачи энергии, на основе которой в качестве примера поясняется также соответствующий изобретению способ.

Фиг. 4 - второй пример выполнения соответствующей изобретению системы передачи энергии;

Фиг. 5 - третий пример выполнения соответствующей изобретению системы передачи энергии;

Фиг. 6 - четвертый пример выполнения соответствующей изобретению системы передачи энергии;

Фиг. 7 - пятый пример выполнения соответствующей изобретению системы передачи энергии.

На чертежах в целях большей наглядности для идентичных или сопоставимых компонентов использованы одинаковые ссылочные позиции.

На фиг. 1 представлен первый пример системы 10 передачи энергии с двумя станциями 20 и 21 местной сети, которые подключены к вышестоящей сети 30 передачи энергии. Две станции 20 и 21 местной сети, кроме того, соединены с соответствующей вышестоящей локальной электросетью 40 и 41, к которой подключены потребители 50-55. Потребители 50-52 в этом примере выполнения соединены с левой на фиг. 1 локальной электросетью 40, а потребители 53-55 - с правой на фиг. 1 локальной электросетью 41. Потребители 50-54 в примере выполнения по фиг. 1 являются управляемыми, потребитель 55 в отличие от этого является неуправляемым.

Обе локальные электросети 40 и 41 представляют собой, например, обособленные или отдельные друг от друга сети. Поток энергии от вышестоящей сети 30 передачи энергии к потребителям 50-55 на фиг. 1 обозначен стрелками, начерченными жирными линиями.

Фиг. 1 показывает также устройство 60 управления нагрузкой, которое соединено с потребителями 50-52 локальной электросети 40 и с потребителями 53 и 54 локальной электросети 41. Устройство 60 управления нагрузкой служит для того, чтобы управлять потреблением управляемых потребителей 50-54 по управляющим соединениям 65, как поясняется далее более детально. Для управления потребителями 50-54 устройство 60 управления нагрузкой формирует индивидуальные сигналы V1-V5 управления нагрузкой, которые устанавливают заданное потребление для соответствующего потребителя.

Устройство 60 управления нагрузкой соединено через соединения 70 передачи данных опосредованно или непосредственно с множеством сенсоров, которые расположены в двух локальных электросетях 40 и 41 и из которых, например, два на фиг. 1 обозначены ссылочными позициями 80 и 81. Альтернативно или дополнительно, сенсоры могут располагаться внутри станций 20 и 21 местной сети. Выдаваемые сенсорами данные L нагрузки, которые могут представлять собой, например, измеренные значения тока, напряжения, действительной (активной) мощности, реактивной мощности или другие измеренные значения, описывают состояние нагрузки двух локальных электросетей 40 и 41.

Устройство согласно фиг. 1 может функционировать, например, следующим образом.

Устройство 60 управления нагрузкой определяет с помощью приложенных на входе данных L нагрузки, для каждой из обеих локальных электросетей 40 и 41, соответствующее состояние нагрузки и оценивает состояние нагрузки. В случае возникающей или предстоящей перегрузки одной из по меньшей мере двух локальных электросетей устройство 60 управления нагрузкой будет снижать потребление по меньшей мере одного потребителя этой локальной электросети и, в противоположность этому, повышать потребление по меньшей мере одного потребителя в одной из остальных, не испытывающих перегрузки локальных электросетей. Это поясняется ниже более подробно на примере.

Если устройство 60 управления нагрузкой, например, устанавливает, что локальная электросеть 40 перегружена, то оно будет снижать потребление одного или нескольких из управляемых потребителей, например, потребление потребителей 50 и 51, например, соответственно, на величину энергии ΔЕ1 или ΔЕ2 (ΔЕ1+ΔЕ2<0), при этом оно этим потребителям 50 и 51 передает модифицированные сигналы управления нагрузкой: V1'=f(ΔЕ1) и V2'=f(ΔЕ2) (см. фиг. 2).

Для того чтобы добиться того, чтобы снижение потребления не оказывало обратного воздействия на сеть 30 передачи энергии и, тем самым, косвенным образом на генерацию энергии, устройство 60 управления нагрузкой повышает потребление энергии в локальной электросети 41, если она также не перегружена, при этом оно повышает, например, потребление потребителя 53 на величину энергии ΔЕ4 (ΔЕ4>0); это может быть реализовано устройством 60 управления нагрузкой, например, с помощью модифицированного сигнала управления нагрузкой V4'=f(ΔЕ4), который сигнализирует потребителю 53 повышение потребления (см. фиг. 3).

Модифицированные сигналы V1', V2' и V4' предпочтительно выбираются устройством 60 управления нагрузкой таким образом, что с учетом знака справедливо

ΔЕ1+ΔЕ2+ΔЕ4=0.

В примере выполнения по фиг. 1-3 устройство 60 управления нагрузкой соединено с потребителями 50-54 непосредственно через управляющие соединения 65, так что управление может осуществляться непосредственно с помощью сигналов управления нагрузкой V1-V5.

Управляющие соединения 65 могут быть образованы посредством электрических или оптических линий или посредством радиосоединений. Для создания управляющих соединений 65 могут использоваться телекоммуникационная сеть, Интернет, сеть мобильной радиосвязи или другие коммуникационные службы. Также управляющие соединения 65 могут базироваться на электрических управляющих сигналах, которые передаются через соответствующую локальную электросеть 40 или 41.

Соответствующее справедливо для соединений 70 передачи данных: соединения 70 передачи данных могут быть образованы посредством электрических или оптических линий или посредством радиосоединений. Для создания соединений 70 передачи данных могут использоваться телекоммуникационная сеть, Интернет, сеть мобильной радиосвязи или другие коммуникационные службы. Также соединения 70 передачи данных могут базироваться на электрических управляющих сигналах, которые передаются через соответствующую локальную электросеть 40 или 41.

На фиг. 4 представлен второй пример системы 10 передачи энергии. В этом примере выполнения устройство 60 управления нагрузкой соединено с обеими станциями 20 и 21 местной сети и соединено с потребителями 50-54 только опосредованно через соответствующие станции 20 и 21 местной сети. Выдаваемые сенсорами данные L1 и L2 нагрузки передаются опосредованным образом через соответствующие станции 20 и 21 местной сети в устройство 60 управления нагрузкой.

Устройство 60 управления нагрузкой оценивает выданные сенсорами данные L1 и L2 нагрузки и формирует сигналы V1-V5 управления нагрузкой, как это пояснено со ссылками на фиг. 1-3. Сигналы V1-V5 управления нагрузкой передаются через станции 20 и 21 местной сети к соответствующим потребителям.

Управляющие соединения 65 для передачи сигналов V1-V5 управления нагрузкой и в этом примере выполнения также могут быть образованы посредством электрических или оптических линий или посредством радиосоединений. Для создания управляющих соединений 65 могут использоваться телекоммуникационная сеть, Интернет, сеть мобильной радиосвязи или другие коммуникационные службы. Также управляющие соединения 65 могут базироваться на электрических управляющих сигналах, которые передаются через соответствующую локальную электросеть 40 или 41.

Соответствующее справедливо для соединений 70 передачи данных: и в этом примере выполнения соединения 70 передачи данных могут быть образованы посредством электрических или оптических линий или посредством радиосоединений. Для создания соединений 70 передачи данных могут использоваться телекоммуникационная сеть, Интернет, сеть мобильной радиосвязи или другие коммуникационные службы. Также соединения 70 передачи данных могут базироваться на электрических управляющих сигналах, которые передаются через соответствующую локальную электросеть 40 или 41.

На фиг. 5 представлен третий пример системы 10 передачи энергии. В этом примере выполнения устройство 60 управления нагрузкой соединено с центральным управляющим устройством 100, от которого оно получает данные L нагрузки сенсоров или полученные из них данные нагрузки. Устройство 60 управления нагрузкой оценивает выданные сенсорами данные L нагрузки или производные данные нагрузки и формирует сигналы V1-V5 управления нагрузкой, как это пояснено со ссылками на фиг. 1-3. Сигналы V1-V5 управления нагрузкой передаются через управляющие соединения 65 от устройства 60 управления нагрузкой непосредственно к потребителям 50-54.

На фиг. 6 представлен четвертый пример выполнения системы 10 передачи энергии. В этом примере выполнения устройство 60 управления нагрузкой - как в примере выполнения согласно фиг. 5 - соединено с центральным управляющим устройством 100, от которого оно получает данные L нагрузки сенсоров или полученные из этих данных данные нагрузки. Устройство 60 управления нагрузкой оценивает данные L нагрузки или производные данные нагрузки и формирует сигналы V1-V5 управления нагрузкой, как это пояснено со ссылками на фиг. 1-3.

В примере выполнения согласно фиг. 6 данные L нагрузки сенсоров опосредованно через станции 20 и 21 местной сети передаются в центральное управляющее устройство 100. Для этого станция 20 местной сети передает данные L1 нагрузки сенсоров, которые относятся к локальной электросети 40, к центральному управляющему устройству 100, и станция 21 местной сети передает данные L2 нагрузки сенсоров, которые относятся к локальной электросети 41, к центральному управляющему устройству 100.

Устройство 60 управления нагрузкой также соединено с обеими станциями 20 и 21 местной сети и передает сигналы V1-V5 управления нагрузкой опосредованным образом через станции 20 и 21 местной сети к соответствующим потребителям.

На фиг. 7 представлен пятый пример выполнения системы 10 передачи энергии. В этом пятом примере центральное управляющее устройство 100 получает данные L1 и L2 нагрузки обеих локальных электросетей 40 и 41 через обе станции 20 и 21 местной сети. Центральное управляющее устройство 100 направляет данные L нагрузки, которые составлены из отдельных данных L1 и L2 нагрузки, или полученные из них данные нагрузки к устройству 60 управления нагрузкой. Устройство 60 управления нагрузкой оценивает их и формирует сигналы V1-V5 управления нагрузкой, как это пояснено со ссылками на фиг. 1-3. Сигналы V1-V5 управления нагрузкой передаются через управляющие соединения 65 от устройства 60 управления нагрузкой непосредственно к потребителям.

Перечень ссылочных позиций:

10 - система передачи энергии

20 - станция местной сети

21 - станция местной сети

30 - сеть передачи энергии

40 - локальная электросеть

41 - локальная электросеть

50-54 - управляемый потребитель

55 - неуправляемый потребитель

60 - устройство управления нагрузкой

65 - управляющие соединения

70 - соединения передачи данных

80 - сенсор

81 - сенсор

100 - центральное управляющее устройство

L - данные нагрузки

L1 - данные нагрузки

L2 - данные нагрузки

V1-V5 - сигнал управления нагрузкой

V1' - модифицированный сигнал управления нагрузкой

V2' - модифицированный сигнал управления нагрузкой

V4' - модифицированный сигнал управления нагрузкой.

Claims

1. Система (10) передачи энергии с по меньшей мере двумя локальными электросетями (40, 41), которые соответственно соединены с потребителями (50-52, 53-55), а также соединены с вышестоящей сетью (30) передачи энергии,
отличающаяся тем, что
- система (10) передачи энергии имеет по меньшей мере одно устройство (60) управления нагрузкой, которое опосредованно или непосредственно соединено с по меньшей мере, соответственно, одним потребителем (50-54) по меньшей мере двух локальных электросетей (40, 41) и выполнено с возможностью управления потреблением этих потребителей (50-54), и
- устройство (60) управления нагрузкой, кроме того, выполнено с возможностью оценивать состояние нагрузки по меньшей мере двух локальных электросетей (40, 41) и, в случае возникающей или предстоящей перегрузки одной из по меньшей мере двух локальных электросетей (40), снижать потребление по меньшей мере одного потребителя (50, 51) этой локальной электросети (40) и, в противоположность этому, повышать потребление по меньшей мере одного потребителя (53) в одной из остальных неперегруженных локальных электросетей (41) из по меньшей мере двух локальных электросетей.

2. Система (10) передачи энергии по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере две локальные электросети (40, 41) подключены соответственно к станции (20, 21) местной сети, которая подчиненную локальную электросеть (40, 41) подключает к вышестоящей сети (30) передачи энергии.

3. Система (10) передачи энергии по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство (60) управления нагрузкой соединено опосредованно или непосредственно со станциями (20, 21) местной сети по меньшей мере двух локальных электросетей (40, 41).

4. Система (10) передачи энергии по п. 3, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство (60) управления нагрузкой посылает управляющие сигналы (V1-V5) для управления потреблением потребителей (50-54) опосредованно через соответствующую станцию (20, 21) местной сети к соответствующему потребителю.

5. Система (10) передачи энергии по любому из п п. 1-3, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство (60) управления нагрузкой посылает управляющие сигналы (V1-V5) для управления потреблением потребителей (50-54) непосредственно без посредничества соответствующей станции (20, 21) местной сети к соответствующему потребителю.

6. Устройство управления нагрузкой для системы передачи энергии по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что
- устройство (60) управления нагрузкой выполнено таким образом, чтобы непосредственно или опосредованно соединяться с по меньшей мере одним соответствующим потребителем (50-54) по меньшей мере двух локальных электросетей (40, 41) и управлять потреблением этих потребителей, и
- устройство (60) управления нагрузкой, кроме того, выполнено таким образом, чтобы оценивать состояние нагрузки по меньшей мере двух локальных электросетей (40, 41) и, в случае возникающей или предстоящей перегрузки одной из по меньшей мере двух локальных электросетей (40), снижать потребление по меньшей мере одного потребителя (50, 51) этой локальной электросети (40) и, в противоположность этому, повышать потребление по меньшей мере одного потребителя (53) в одной из остальных не испытывающих перегрузки локальных электросетей (41) из по меньшей мере двух локальных электросетей.

7. Способ управления системой (10) передачи энергии со станциями (20, 21) местной сети, которые, с одной стороны, подключены к вышестоящей сети (30) передачи энергии, а с другой стороны, соответственно, через подчиненную локальную электросеть (40, 41) соединены с потребителями (50-52, 53-55), отличающийся тем, что оценивают состояние нагрузки по меньшей мере двух локальных электросетей (40, 41) и в случае возникающей или предстоящей перегрузки одной из по меньшей мере двух локальных электросетей (40, 41) сокращают потребление по меньшей мере одного потребителя (50, 51) этой локальной электросети (40) и, в противоположность этому, повышают потребление по меньшей мере одного потребителя (53) в одной из остальных, не испытывающих перегрузки локальных электросетей (41) из по меньшей мере двух локальных электросетей.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что устройство (60) управления нагрузкой, которое опосредованно или непосредственно соединено со станциями (20, 21) местной сети по меньшей мере двух локальных электросетей (40, 41), оценивает состояние нагрузки по меньшей мере двух локальных электросетей.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что устройство (60) управления нагрузкой посылает управляющие сигналы (V1-V5) для управления потреблением потребителей (50-54) опосредованно через соответствующую станцию (20, 21) местной сети к соответствующему потребителю.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что устройство (60) управления нагрузкой посылает управляющие сигналы (V1-V5) к соответствующему потребителю (50-54) для управления потреблением потребителей (50-54) непосредственно без посредничества соответствующей станции (20, 21) местной сети.