RU2729039C1 - Комбинированная система плавки гололеда и сглаживания графиков нагрузки с использованием накопителей энергии на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности, находящихся в составе автономной энергоустановки - Google Patents
Комбинированная система плавки гололеда и сглаживания графиков нагрузки с использованием накопителей энергии на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности, находящихся в составе автономной энергоустановки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2729039C1 RU2729039C1 RU2019137159A RU2019137159A RU2729039C1 RU 2729039 C1 RU2729039 C1 RU 2729039C1 RU 2019137159 A RU2019137159 A RU 2019137159A RU 2019137159 A RU2019137159 A RU 2019137159A RU 2729039 C1 RU2729039 C1 RU 2729039C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- case
- group
- power
- wire
- melting
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
- H02G7/00—Overhead installations of electric lines or cables
- H02G7/16—Devices for removing snow or ice from lines or cables
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Использование: в области электротехники для плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи. Технический результат - возможность плавить гололед при помощи накопителей энергии большой мощности находящихся в составе газопоршневых установок, без покупки дополнительного оборудования. Установка содержит трехфазный мостовой преобразователь на полностью управляемых полупроводниковых вентилях, шунтированных встречно включенными диодами, трехполюсный выключатель и последовательно соединенный трехфазный дроссель, блоки аккумуляторных батарей или суперконденсаторов большой мощности (далее - блоки), в первом случае, используемые для сглаживания графиков нагрузки, во втором - для плавки гололеда, в первом случае замкнуты двухполюсными выключателями, образуя одну группу из параллельно соединенных блоков, во втором - разомкнуты, в первом случае соединены контактами однополюсного выключателя с эмиттерными и коллекторными выводами вентилей преобразователя, во втором - разомкнуты, в первом случае однополюсные выключатели, позволяющие соединить последовательно блоки в одну группу, разомкнуты, во втором - замкнуты для увеличения напряжения подаваемого на провод, один выход группы через двухполюсный выключатель «плюсом» соединен с проводом воздушной линии, а второй выход группы - «минусом» соединен с землей, при этом плавка гололеда постоянным током осуществляется по схеме «провод - земля». 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники и может найти применение в автономных системах электроснабжения, уже оснащенных накопителями электроэнергии (НЭ), которыми комплектуются газопоршневые установки (ГПУ), и требующих сглаживания графика нагрузки и плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи.
В отличие от крупных энергосистем автономные энергосистемы, находящиеся в отдаленных районах, обладают значительно меньшим потенциалом регулирования за счет изменения мощности генерирующих объектов и межсистемных перетоков. Изолированные энергосистемы характеризуются весьма ограниченным количеством генерирующих объектов и групп потребителей. В качестве автономного источника основного и резервного электроснабжения все чаще используются ГПУ. В ходе исследований было определено, что наиболее рационально использовать электрохимические накопители в автономных системах для ГПУ на попутном газе для снижения затрат на покупку топлива, при этом именно накопители обеспечивают работоспособность установок при набросах нагрузки (см. Bakhteev K., Fedotov A., Chernova N., Misbakhov R. Methodological Approaches to the Choice of Energy Storage and Optimization of Their Parameters to Improve the Electric Power Quality in Various Types of Electric Power Systems / Proceedings of the 10th International Scientific Symposium on Electrical Power Engineering ELEKTROENERGETIKA 2019. - - Slovak Republic. - 2019, pp. 488-493.). Применение НЭ в комплекте с ГПУ, позволяют предотвратить провалы частоты переменного тока при возмущающих воздействиях нагрузки, обеспечить поддержание требуемого уровня остаточного напряжения при коротких замыканиях в сети (см. Bakhteev K., Fedotov A. and Misbakhov R. The Improving quality of power supply to industrial consumers using high-power energy storage / 2018 IEEE 59th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), Riga, Latvia, 2018, pp. 1-5.), выровнять график нагрузки, снизить потери энергии в электросетях (см. Брагин А.А. Алгоритм формирования графиков электрических нагрузок предприятия с применением аккумуляторных батарей в качестве потребителей-регуляторов мощности / Диссертация канд. тех. наук. - СПб. - 2013.).
Другой важной технической задачей, направленной на повышение надежности электроснабжения потребителей, является плавка гололеда на воздушных линиях электропередач. Для ее решения применяют разнообразные преобразователи, выполненные также на полупроводниковых силовых ключевых элементах. Однако они используются по назначению сравнительно непродолжительное время, только в периоды гололедообразования. В связи с этим целесообразно, объединение функций сглаживания графиков нагрузки и плавки гололеда в одном устройстве, НЭ большой мощности, находящихся в составе ГПУ, для экономии капитальных затрат в связи с сокращением общего объема отдельно устанавливаемого оборудования.
Известны комбинированные установки для компенсации реактивной мощности и плавки гололеда, выполненные на основе трехфазного мостового преобразователя (двух или трехуровневого) на полностью управляемых силовых полупроводниковых приборах - IGBT или запираемых тиристорах (см. Патент РФ №2505903 от 27.01.2014 г.).
Недостатком этой установки является то, что для плавки гололеда таким методом необходим большой ток и как следствие мощная энергоустановка, поэтому данное устройство подходит для применения на воздушных линиях с напряжением от 110 кВ и выше.
Задачей изобретения является разработка комбинированной системы плавки гололеда и сглаживания графиков нагрузки с использованием накопителей энергии на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности, находящихся в составе автономной энергоустановки, где устранены недостатки прототипа.
Техническим результатом является возможность плавить гололед при помощи НЭ большой мощности находящихся в составе ГПУ, в автономных системах электроснабжения, на воздушных линиях напряжением 0,4 кВ, 6-10 кВ, без покупки дополнительного оборудования.
Технический результат достигается тем, что комбинированная система плавки гололеда и сглаживания графиков нагрузки с использованием накопителей энергии на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности, находящихся в составе автономной энергоустановки, содержащая трехфазный мостовой преобразователь на полностью управляемых полупроводниковых вентилях, шунтированных встречно включенными диодами, трехполюсный выключатель и последовательно соединенный трехфазный дроссель, где блоки аккумуляторных батарей или суперконденсаторов большой мощности (далее - блоки), в первом случае, используемые для сглаживания графиков нагрузки, во втором - для плавки гололеда, в первом случае замкнуты двухполюсными выключателями, образуя одну группу из параллельно соединенных блоков, во втором - разомкнуты, в первом случае соединены контактами однополюсного выключателя с эмиттерными и коллекторными выводами вентилей преобразователя, во втором - разомкнуты, в первом случае однополюсные выключатели, позволяющие соединить последовательно блоки в одну группу, разомкнуты, во втором - замкнуты для увеличения напряжения подаваемого на провод, один выход группы через двухполюсный выключатель «плюсом» соединен с проводом воздушной линии, а второй выход группы - «минусом» соединен с землей, при этом плавка гололеда постоянным током осуществляется по схеме «провод - земля».
Блоки в нормальном режиме предназначены для накопления электроэнергии из сети в период низкого спроса и отдачи ее в сеть или на нагрузку в период высокого спроса, а при плавке гололеда блоки подключаются последовательно, для увеличения напряжения подаваемого на провод и работают по схеме плавки гололеда с использованием рабочего заземления «провод - земля».
На чертеже представлена схема комбинированной системы плавки гололеда и сглаживания графиков нагрузки с использованием НЭ на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности, находящихся в составе автономной энергоустановки.
Цифрами на чертеже обозначены:
1-3 - последовательно соединенные полностью управляемые полупроводниковые ключи - IGBT-транзисторы, шунтированные встречно включенными диодами;
4 - трехполюсный выключатель;
5 - трехфазный дроссель;
6 - двухполюсный выключатель;
7 - схема плавки гололеда «провод - земля»;
8 - блок аккумуляторных батарей или суперконденсаторов большой мощности с возможностью параллельного и последовательного подключения;
8.1.1-8.1.N - блоки аккумуляторных батарей или суперконденсаторов большой мощности от 1 до N;
8.2.1-8.2.N - однополюсные выключатели, служащие для последовательного соединения блоков;
8.3.1-8.3.N - двухполюсные выключатели, служащие для параллельного соединения блоков;
9 - однополюсный выключатель.
Предлагаемая комбинированная установка для сглаживания графиков нагрузки и плавки гололеда выполнена на основе мостового преобразователя, содержащего три плеча 1-3 на последовательно соединенных полностью управляемых полупроводниковых ключах - IGBT-транзисторах, шунтированных встречно включенными диодами. Со стороны переменного тока преобразователь подсоединен к трем фазам А, В, С вторичной обмотки трансформатора или сети переменного тока через трехполюсный выключатель 4 и трехфазный дроссель 5. К выходу постоянного тока преобразователя подключен блок аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности 8.
По первому варианту установки в режиме сглаживания графиков нагрузки, блоки аккумуляторных батарей и суперконденсаторов 8.1.1-8.1.N подключены параллельно двухполюсными выключателями 8.3.1-8.3.N, разомкнутыми в режиме плавки гололеда, соединены контактами однополюсного выключателя 9, разомкнутого в режиме плавки гололед, с эмиттерными (коллекторными) выводами вентилей преобразователя.
По второму варианту в режиме плавки гололеда блоки аккумуляторных батарей и суперконденсаторов 8.1.1-8.1.N подключены последовательно однополюсными выключателями 8.2.1-8.2.N для увеличения напряжения подаваемого на провод, разомкнутыми в режиме сглаживания графиков нагрузки, один выход блоков 8 через двухполюсный выключатель 6 «плюсом» соединен с проводом воздушной линии, а второй выход блоков - «минусом» соединен с землей, при этом плавка гололеда постоянным током осуществляется по существующей схеме «провод - земля» 7.
Установка работает следующим образом.
В режиме сглаживания графиков нагрузки блоки батарей 8, соединенных параллельно двухполюсными выключателями 8.31-8.3.N с использованием обратимых преобразователей AC/DC, состоящих из модулей на IGBT-транзисторах 1-3, через трехполюсный выключатель 4 и трехфазный дроссель 5, который используется как выходной фильтр на заданный коэффициент пульсации напряжения, отдают запасенную энергию в сеть. Экономию топлива в электротехническом комплексе можно обеспечить, если график нагрузки существенно неравномерный. Тогда в часы минимальной нагрузки блоки накопителей энергии 8 заряжаются, а в часы максимальной нагрузки отдают свою энергию в сеть.
В режиме плавки гололеда выключатель 9 размыкают, двухполюсные выключатели 8.3.1-8.3.N размыкают, а однополюсные выключатели 8.2.1-8.2.N замыкают, образуя последовательное соединение блоков, тем самым увеличивая напряжение, подаваемое на провод, замыкают двухполюсный выключатель 6 и начинают плавить гололед по схеме «провод-земля» 7.
Claims (1)
- Комбинированная система плавки гололеда и сглаживания графиков нагрузки с использованием накопителей энергии на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности, находящихся в составе автономной энергоустановки, содержащая трехфазный мостовой преобразователь на полностью управляемых полупроводниковых вентилях, шунтированных встречно включенными диодами, трехполюсный выключатель и последовательно соединенный трехфазный дроссель, отличающаяся тем, что блоки аккумуляторных батарей или суперконденсаторов большой мощности (далее - блоки), в первом случае, используемые для сглаживания графиков нагрузки, во втором - для плавки гололеда, в первом случае замкнуты двухполюсными выключателями, образуя одну группу из параллельно соединенных блоков, во втором - разомкнуты, в первом случае соединены контактами однополюсного выключателя с эмиттерными и коллекторными выводами вентилей преобразователя, во втором - разомкнуты, в первом случае однополюсные выключатели, позволяющие соединить последовательно блоки в одну группу, разомкнуты, во втором - замкнуты для увеличения напряжения подаваемого на провод, один выход группы через двухполюсный выключатель «плюсом» соединен с проводом воздушной линии, а второй выход группы - «минусом» соединен с землей, при этом плавка гололеда постоянным током осуществляется по схеме «провод - земля».
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019137159A RU2729039C1 (ru) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | Комбинированная система плавки гололеда и сглаживания графиков нагрузки с использованием накопителей энергии на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности, находящихся в составе автономной энергоустановки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019137159A RU2729039C1 (ru) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | Комбинированная система плавки гололеда и сглаживания графиков нагрузки с использованием накопителей энергии на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности, находящихся в составе автономной энергоустановки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2729039C1 true RU2729039C1 (ru) | 2020-08-04 |
Family
ID=72085735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019137159A RU2729039C1 (ru) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | Комбинированная система плавки гололеда и сглаживания графиков нагрузки с использованием накопителей энергии на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности, находящихся в составе автономной энергоустановки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2729039C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6433520B1 (en) * | 2001-05-29 | 2002-08-13 | Siemens Power Transmission & Distribution Inc | Dc power regulator incorporating high power ac to dc converter with controllable dc voltage and method of use |
RU2316867C1 (ru) * | 2006-08-11 | 2008-02-10 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Комбинированная установка для плавки гололеда и компенсации реактивной мощности |
RU2376692C1 (ru) * | 2008-06-09 | 2009-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения" (ОАО "НИИПТ") | Комбинированная установка для плавки гололеда и компенсации реактивной мощности |
RU2505903C1 (ru) * | 2012-06-14 | 2014-01-27 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Комбинированная установка для компенсации реактивной мощности и плавки гололеда (варианты) |
-
2019
- 2019-11-19 RU RU2019137159A patent/RU2729039C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6433520B1 (en) * | 2001-05-29 | 2002-08-13 | Siemens Power Transmission & Distribution Inc | Dc power regulator incorporating high power ac to dc converter with controllable dc voltage and method of use |
RU2316867C1 (ru) * | 2006-08-11 | 2008-02-10 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Комбинированная установка для плавки гололеда и компенсации реактивной мощности |
RU2376692C1 (ru) * | 2008-06-09 | 2009-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения" (ОАО "НИИПТ") | Комбинированная установка для плавки гололеда и компенсации реактивной мощности |
RU2505903C1 (ru) * | 2012-06-14 | 2014-01-27 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Комбинированная установка для компенсации реактивной мощности и плавки гололеда (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kakigano et al. | Distribution voltage control for DC microgrids using fuzzy control and gain-scheduling technique | |
CN106030955B (zh) | 包括模块化多电平转换器的能量存储系统 | |
US10186874B2 (en) | Predicting high-voltage direct current transmission in a wind turbine system | |
KR101983524B1 (ko) | 델타 구성을 갖는 모듈형 멀티레벨 컨버터에서의 전압 밸런싱 | |
US20190067986A1 (en) | Distributed Energy Storage Systems | |
CN103620942A (zh) | 变换器 | |
CN107086605B (zh) | 一种电网零起升压的黑启动方法 | |
KR20160012381A (ko) | 모듈형 멀티레벨 컨버터를 포함하는 하이브리드 hvdc컨버터 | |
Wang et al. | Fault analysis of an active LVDC distribution network for utility applications | |
Parkhideh et al. | Supplementary energy storage and hybrid front-end converters for high-power mobile mining equipment | |
CN105391322A (zh) | 多级变换器 | |
Liu et al. | A study on VSC-HVDC based black start method | |
CN116142011B (zh) | 储能充电系统以及电流配电控制方法 | |
RU2729039C1 (ru) | Комбинированная система плавки гололеда и сглаживания графиков нагрузки с использованием накопителей энергии на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности, находящихся в составе автономной энергоустановки | |
WO2018060129A1 (en) | A power converter system for power quality compensation and load balancing connected to an electric power distribution grid | |
Eldeeb et al. | Control and voltage stability of a medium voltage DC micro-grid involving pulsed load | |
Khaki et al. | A hybrid multi-loop controlled facts-based smart V2G battery chargers | |
RU2729200C1 (ru) | Комбинированная система плавки гололеда и сглаживания графиков нагрузки с использованием накопителей энергии на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности, находящихся в составе автономной энергоустановки | |
EP3985821A1 (en) | Power grid | |
Koyama et al. | System fault test of SiC device applied 6.6 kV transformerless D-STATCOM | |
Rai et al. | Review of DC Microgrid system with Various Power Quality Issues in “Real Time Operation of DC Microgrid Connected System | |
RU137642U1 (ru) | Система бесперебойного энергоснабжения | |
Mokariya et al. | Impact of penetration of electric vehicles on Indian power grid | |
WO2013037400A1 (en) | M2lc system with dual mode operation for energy transfer and reactive power compensation | |
CN106026074A (zh) | 一种低压直流微电网实验平台 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20201209 |