RU2729200C1 - Combined glaze ice melting system and load curve smoothing using energy accumulators based on storage batteries and high-power supercapacitors contained in autonomous power plant assembly - Google Patents

Combined glaze ice melting system and load curve smoothing using energy accumulators based on storage batteries and high-power supercapacitors contained in autonomous power plant assembly Download PDF

Info

Publication number
RU2729200C1
RU2729200C1 RU2019137464A RU2019137464A RU2729200C1 RU 2729200 C1 RU2729200 C1 RU 2729200C1 RU 2019137464 A RU2019137464 A RU 2019137464A RU 2019137464 A RU2019137464 A RU 2019137464A RU 2729200 C1 RU2729200 C1 RU 2729200C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
pole
accumulators
converter
storage
Prior art date
Application number
RU2019137464A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Камиль Равилевич Бахтеев
Александр Иванович Федотов
Ринат Шаукатович Мисбахов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ")
Priority to RU2019137464A priority Critical patent/RU2729200C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729200C1 publication Critical patent/RU2729200C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G7/00Overhead installations of electric lines or cables
    • H02G7/16Devices for removing snow or ice from lines or cables
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy

Abstract

FIELD: electric power engineering.
SUBSTANCE: plant comprises a three-phase bridge converter on fully controlled semiconductor gates, shunted by mutually connected diodes, first three-pole switch and series-connected three-phase throttle, in parallel to first three-pole circuit breaker connected alternating current generator with series-connected second three-pole switch for load supply, n units of storage batteries and/or high-power supercapacitors (hereinafter - units) have the possibility of parallel and serial connection to a group of accumulators, first double-pole switch by contacts connects a group of accumulators with emitter and commutator outputs of converter valves, parallel connection of units to group of accumulators is carried out using n double-pole switches, serial connection of units to group of accumulators is carried out using n single-pole switches, one output of group of accumulators is connected by means of first contact of third three-pole switch with wire of overhead line, second output of group of accumulators is connected by means of second contact of three-pole switch with first output of converter, third contact of three-pole switch closes ground with second output of converter. In the first case, the units used to smooth load graphs are closed by the first switch open in the second case and closed by the remaining n double-pole circuit breakers forming a group of accumulators consisting of parallel connected units, open in the second case. In the second case, which is intended for glaze ice melting, group of accumulators is closed by the third three-pole switch, open in the first case, and closed by n single-pole switches, which form series connection of blocks, open in the first case, one output of the group of accumulators is connected "plus" to the wire of the overhead line, and the second output of the group of accumulators "minus" with the first output of the converter, where the second output of the converter is connected to ground, at that melting ice with direct current is carried out according to the circuit "wire - ground".
EFFECT: possibility of melting glaze ice over long distances by means of high-power energy accumulators contained in gas piston units in autonomous power supply systems on overhead lines with voltage 0_4 kV, 6–10 kV, that is without purchase of additional equipment.
1 cl, 1 dwg

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.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in autonomous power supply systems already equipped with energy storage units (NE), which are equipped with gas piston plants (GPU), and requiring smoothing the load schedule and melting ice on overhead power lines.
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 в автономных системах для ГПУ на попутном газе электрохимические накопители для снижения затрат на покупку топлива, поскольку именно накопители энергии (НЭ) 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. -
Figure 00000001
- Slovak Republic. - Slovak Republic. - 2019, pp. - 2019, pp. 488-493.). 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.), выравнять 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.). The use of NEs in a set with GPU allows to prevent AC frequency dips during disturbing load influences, to ensure the maintenance of the required level of residual voltage during short circuits in the network (see 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.), equalize the load schedule, reduce energy losses in power grids (see Bragin A.A.Algorithm for the formation of graphs of electrical loads of the enterprise using batteries as consumers-power regulators / Dissertation of Candidate of Technical Sciences - SPb. - 2013.). Разработка подхода к рациональному использованию НЭ с учетом исходного переменного графика нагрузки позволит существенно снизить не только затраты на потребление электроэнергии предприятием, но и затраты при ее производстве. The development of an approach to the rational use of electric power, taking into account the initial variable load schedule, will significantly reduce not only the costs of electricity consumption by the enterprise, but also the costs of its production. Unlike large power systems, autonomous power systems located in remote areas have a significantly lower regulation potential due to changes in the power of generating facilities and intersystem flows. Unlike large power systems, autonomous power systems located in remote areas have a significantly lower regulation potential due to changes in the power of generating facilities and intersystem flows. Isolated power systems are characterized by a very limited number of generating facilities and consumer groups. Isolated power systems are characterized by a very limited number of generating facilities and consumer groups. GPUs are increasingly used as an autonomous source of main and backup power supply. GPUs are increasingly used as an autonomous source of main and backup power supply. In the course of research, it was determined that it is most rational to use electrochemical storage devices in autonomous systems for GPUs running on associated gas to reduce the cost of purchasing fuel, since it is energy storage devices (EEs) that ensure the operability of installations under load surges (see 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. - In the course of research, it was determined that it is most rational to use electrochemical storage devices in autonomous systems for GPUs running on associated gas to reduce the cost of purchasing fuel, since it is energy storage devices (EEs) that ensure the operability of installations under load surges (see 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. -
Figure 00000001
- Slovak Republic. - Slovak Republic. - 2019, pp. - 2019, pp. 488-493.). 488-493.). The use of NEs in a set with a GPU allows to prevent AC frequency dips during disturbing load influences, to ensure the maintenance of the required level of residual voltage during short circuits in the network (see 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.), equalize the load schedule, reduce energy losses in power grids (see Bragin AAAlgorithm for the formation of graphs of electrical loads of the enterprise with the use of batteries as consumers-power regulators / Dissertation of Candidate of Technical Sciences - SPb. - 2013.). The use of NEs in a set with a GPU allows to prevent AC frequency dips during disturbing load influences, to ensure the maintenance of the required level of residual voltage during short circuits in the network (see 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.), equalize the load schedule, reduce energy losses in power grids (see Bragin AAAlgorithm for the formation of graphs of electrical loads of the enterprise with the use of batteries as consumers-power regulators / Dissertation of Candidate of Technical Sciences - SPb. - 2013.) ... The development of an approach to the rational use of electric power, taking into account the initial variable load schedule, will significantly reduce not only the costs of electricity consumption by the enterprise, but also the costs of its production. The development of an approach to the rational use of electric power, taking into account the initial variable load schedule, will significantly reduce not only the costs of electricity consumption by the enterprise, but also the costs of its production.
Другой важной технической задачей, направленной на повышение надежности электроснабжения потребителей, является плавка гололеда на воздушных линиях электропередачи, которая позволяет предотвратить опасную механическую перегрузку и ликвидировать пляску проводов. Для нагрева проводов может использоваться как переменный, так и постоянный ток. Применение переменного тока не требует значительных затрат, поскольку плавка производится непосредственно от существующей сети, и возможна только на относительно небольших длинах обогреваемых линий, требуемых токах плавки и напряжениях. Для линий с проводами значительной длины преимущество имеет плавка постоянным током. Для плавки постоянным током применяют разнообразные преобразователи, выполненные также на полупроводниковых силовых ключевых элементах. Однако они используются по назначению сравнительно непродолжительное время и 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 автономной энергоустановки, для экономии капитальных затрат в связи с сокращением общего объема отдельно устанавливаемого оборудования.Another important technical problem aimed at improving the reliability of power supply to consumers is the melting of ice on overhead power lines, which allows you to prevent dangerous mechanical overload and eliminate the dance of wires. Both alternating and direct current can be used to heat the wires. The use of alternating current does not require significant costs, since melting is carried out directly from the existing network, and is possible only at relatively short lengths of heated lines, the required melting currents and voltages. For lines with wires of considerable length, direct current melting is advantageous. For direct current melting, a variety of converters are used, also made on semiconductor power key elements. However, they are used for their intended purpose for a relatively short time and only during periods of ice formation. In this regard, it is advisable to combine the functions of smoothing the load curves and melting ice in one device, high-power NEs, which are part of an autonomous power plant, in order to save capital costs due to a reduction in the total volume of separately installed equipment.
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.).Known combined installations for compensating reactive power and melting ice, made on the basis of a three-phase bridge converter (two or three-level) on fully controlled power semiconductor devices - IGBT or lockable thyristors (see RF Patent No. 2505903 dated January 27, 2014).
Недостатком этой установки является то, что плавка гололеда осуществляется на небольшие расстояния.The disadvantage of this installation is that ice melting is carried out over short distances.
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.The objective of the invention is to develop a combined system for melting ice and smoothing load curves using energy storage devices based on storage batteries and high-power supercapacitors, which are part of an autonomous power plant, where the disadvantages of the prototype are eliminated.
Техническим результатом является возможность плавить гололед на большие расстояния при помощи НЭ большой мощности, находящихся в составе ГПУ в автономных системах электроснабжения на воздушных линиях напряжением 0,4 кВ, 6-10 кВ, т.е. без покупки дополнительного оборудования.The technical result is the ability to melt ice over long distances using high-power NEs, which are part of the GPU in autonomous power supply systems on overhead lines with a voltage of 0.4 kV, 6-10 kV, i.e. without buying additional equipment.
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, первый трехполюсный выключатель и последовательно соединенный трехфазный дроссель, параллельно первому трехполюсному выключателю подключен генератор переменного тока, с последовательно включенным вторым трехполюсным выключателем для питания нагрузки, n-блоков аккумуляторных батарей и/или суперконденсаторов большой мощности (далее - блоки) имеют возможность параллельного и последовательного соединения в группу накопителей, первый двухполюсный выключатель контактами соединяет группу накопителей с эмиттерными и коллекторными выводами вентилей преобразователя, параллельное соединение блоков в группу накопителей осуществляется с использованием n-двухполюсных выключателей, последовательное соединение блоков в группу накопителей осуществляется с использованием n-однополюсных выключателей, один выход группы накопителей соединен посредством первого контакта третьего трехполюсного выключателя с проводом воздушной линии, второй выход группы накопителей соединен посредством второго контакта трехполюсного выключателя с первым выводом преобразователя, третий контакт трехполюсного выключателя замыкает землю со вторым выводом преобразователя, в первом случае блоки, используемые для сглаживания графиков нагрузки замкнуты первым выключателем, разомкнутым во втором случае, и замкнуты оставшимися n-двухполюсными выключателями, образующими группу накопителей, состоящих из параллельно соединенных блоков, разомкнутыми во втором случае, который предназначен для плавки гололеда, группа накопителей замкнута третьим трехполюсным выключателем, разомкнутым в первом случае и замкнута n-однополюсными выключателями, образующими последовательно соединение блоков, разомкнутыми в первом случае, один выход группы накопителей соединен «плюсом» с проводом воздушной линии, а второй выход группы накопителей «минусом» с первым выводом преобразователя, где второй вывод преобразователя, соединен с землей, при этом плавка гололеда постоянным током осуществляется по схеме «провод - земля».The technical result is achieved by the fact that a combined system for melting ice and smoothing load curves using energy storage devices based on storage batteries and high-power supercapacitors, which are part of an autonomous power plant, containing a three-phase bridge converter on fully controllable semiconductor valves shunted by oppositely connected diodes, the first three-pole a circuit breaker and a series-connected three-phase choke, an alternator is connected in parallel to the first three-pole switch, with a second three-pole switch connected in series to power the load, n-blocks of storage batteries and / or high-power supercapacitors (hereinafter referred to as blocks) have the possibility of parallel and series connection in a group drives, the first two-pole switch with contacts connects a group of drives with the emitter and collector terminals of the converter valves, in parallel blocks are connected to the storage group using n-two-pole switches, the series connection of blocks to the storage group is carried out using n-single-pole switches, one output of the storage group is connected through the first contact of the third three-pole switch with an overhead line wire, the second output of the storage group is connected through the second contact of the three-pole switch with the first output of the converter, the third contact of the three-pole switch closes the ground with the second output of the converter, in the first case, the blocks used to smooth out the load curves are closed by the first switch, opened in the second case, and closed by the remaining n-two-pole switches that form a group of storage units, consisting of parallel-connected blocks, open in the second case, which is intended for melting ice, the storage group is closed by the third three-pole switch, open in the first case and closed n - single-pole switches that form a series connection of blocks, open in the first case, one output of the storage group is connected by "plus" to the overhead line wire, and the second output of the storage group is connected by "minus" to the first output of the converter, where the second output of the converter is connected to ground, when In this case, the melting of ice with direct current is carried out according to the "wire-ground" scheme.
Большое влияние на энергоэффективность оказывает суточный график нагрузки электротехнического комплекса предприятия, в случае его выравнивания происходит снижение удельного расхода топлива на выработку электроэнергии, 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 в группу накопителей для увеличения напряжения подаваемого на провод и работают по схеме плавки гололеда с использованием рабочего заземления «провод - земля».The daily load schedule of the electrical complex of the enterprise has a great influence on energy efficiency, in the case of its equalization, the specific fuel consumption for electricity generation decreases, the blocks in normal mode are designed to accumulate electricity from the network during a period of low demand and return it to the network or to the load during a high demand, and when melting ice, the blocks are connected in series to the storage group to increase the voltage supplied to the wire and operate according to the ice melting scheme using the "wire-ground" working ground.
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. The drawing shows a diagram of a combined system for melting ice and smoothing load curves using NE based on storage batteries and high-power supercapacitors, which are part of an autonomous power plant.
Цифрами на чертеже обозначены: The numbers in the drawing indicate:
1-3 - последовательно соединенные полностью управляемые полупроводниковые ключи - IGBT-транзисторы, шунтированные встречно включенными диодами; 1-3 - series-connected fully controlled semiconductor switches - IGBT-transistors, shunted by counter-connected diodes;
4 - генератор переменного тока; 4 - alternator;
5 - первый трехполюсный выключатель; 5 - the first three-pole switch;
6 - трехфазный дроссель; 6 - three-phase choke;
7 - двухполюсный выключатель; 7 - two-pole switch;
8 - блоки аккумуляторных батарей или суперконденсаторов большой мощности с возможностью параллельного или последовательного подключения в группу накопителей; 8 - blocks of storage batteries or high-power supercapacitors with the possibility of parallel or serial connection to the storage group;
8.1.1-8.1.N - блоки аккумуляторных батарей или суперконденсаторов большой мощности от 1 до N; 8.1.1-8.1.N - blocks of storage batteries or high-power supercapacitors from 1 to N;
8.2.1-8.2.N - однополюсные выключатели, служащие для последовательного соединения блоков; 8.2.1-8.2.N - single-pole switches used for serial connection of blocks;
8.3.1-8.3.N - двухполюсные выключатели, служащие для параллельного соединения блоков; 8.3.1-8.3.N - double-pole switches used for parallel connection of blocks;
9 - второй трехполюсный выключатель; 9 - the second three-pole switch;
10 - схема плавки гололеда «провод - земля»; 10 - diagram of melting ice "wire-ground";
11 - третий трехполюсный выключатель.11 - the third three-pole switch.
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 подключен генератор переменного тока 4 с последовательно включенным трехполюсным выключателем 11 для питания нагрузки, параллельно генератору подсоединен через трехполюсный выключатель 5 трехфазный дроссель 6. К выходу постоянного тока преобразователя подключен блок аккумуляторных батарей и суперконденсаторов большой мощности 8.The proposed combined installation for smoothing load curves and melting ice is made on the basis of a bridge converter containing three arms 1-3 on series-connected fully controlled semiconductor switches - IGBT transistors, shunted by oppositely connected diodes. On the alternating current side, an alternator 4 is connected with a series-connected three-pole switch 11 to supply the load, and a three-phase choke 6 is connected in parallel to the generator through a three-pole switch 5. A battery pack and high-power supercapacitors 8 are connected to the converter's DC output.
По первому варианту установки в режиме сглаживания графиков нагрузки блоки аккумуляторных батарей и суперконденсаторов 8.1.1-8.1.N соединены контактами первого двухполюсного выключателя 7, с эмиттерными (коллекторными) выводами вентилей преобразователя, разомкнутого в режиме плавки гололеда, блоки аккумуляторных батарей и суперконденсаторов соединены параллельно двухполюсными выключателями 8.3.1-8.3.N в группу накопителей, разомкнутыми в режиме плавки гололеда.According to the first installation option in the mode of smoothing the load curves, the blocks of storage batteries and supercapacitors 8.1.1-8.1.N are connected by the contacts of the first two-pole switch 7, with the emitter (collector) terminals of the converter valves, open in the mode of melting ice, the blocks of storage batteries and supercapacitors are connected in parallel two-pole switches 8.3.1-8.3.N into the storage group, open in the ice melting mode.
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 группы накопителей 8 «плюсом» соединен посредством первого контакта второго трехполюсного выключателя 9 с проводом воздушной линии, второй выход группы накопителей «минусом» соединен посредством второго контакта трехполюсного выключателя с первым выводом преобразователя, третий контакт трехполюсного выключателя замыкает землю со вторым выводом преобразователя, трехполюсный выключатель размокнут в режиме сглаживания графиков нагрузки, при этом плавка гололеда постоянным током осуществляется по схеме «провод - земля».According to the second option, in the ice melting mode, the accumulator batteries and supercapacitors units 8.1.1-8.1.N are connected in series with single-pole switches 8.2.1-8.2.N to increase the voltage supplied to the wire, open in the mode of smoothing the load curves, one output of the storage group 8 " plus "is connected by means of the first contact of the second three-pole switch 9 with the overhead line wire, the second output of the storage group is connected by the second contact of the three-pole switch with the first output of the converter, the third contact of the three-pole switch closes the ground with the second output of the converter, the three-pole switch is open in smoothing mode load graphs, while melting ice with direct current is carried out according to the "wire-ground" scheme.
Установка работает следующим образом:The installation works as follows:
В режиме сглаживания графиков нагрузки генератор 4 работает на нагрузку, выключатель 11 находится в замкнутом состоянии, а блоки батарей 8 работают на поддержание равномерного графика нагрузки, соединены первым двухполюсным выключателем 7. Блоки соединены параллельно двухполюсными выключателями 8.31-8.3.N с эмиттерными и коллекторными выводами вентилей обратимых преобразователей AC/DC, состоящих из модулей на IGBT-транзисторах 1-3, через трехполюсный выключатель 5 и трехфазный дроссель 6, который используется как выходной фильтр на заданный коэффициент пульсации напряжения, группа накопителей 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. Разработка подхода к рациональному использованию накопителей энергии с учетом исходного переменного графика нагрузки позволит существенно снизить не только затраты на потребление электроэнергии предприятием, но и затраты при ее производстве. Разработка подхода к рациональному использованию накопителей энергии с учетом исходного переменного графика нагрузки позволит существенно снизить не только затраты на потребление электроэнергии предприятием, но и затраты при ее производстве.In the mode of smoothing the load curves, the generator 4 operates on the load, the switch 11 is in the closed state, and the battery units 8 work to maintain a uniform load curve, they are connected by the first two-pole switch 7. The units are connected in parallel by the two-pole switches 8.31-8.3.N with emitter and collector terminals valves of reversible AC / DC converters, consisting of modules on IGBT transistors 1-3, through a three-pole switch 5 and a three-phase choke 6, which is used as an output filter for a given voltage ripple factor, a group of storage devices give the stored energy to the network. Fuel economy in the electrical complex can be ensured if the load schedule is significantly uneven. Then, during the hours of minimum load, the energy storage units 8 are charged, and during the hours of maximum load they give their energy to the network. The development of an approach to the rational use of energy storage units, taking into account the initial variable load schedule, will significantly reduce not only the costs of electricity consumption by the enterprise, but also the costs of its production. The development of an approach to the rational use of energy storage units, taking into account the initial variable load schedule, will significantly reduce not only the costs of electricity consumption by the enterprise, but also the costs of its production.
В режиме плавки гололеда генератор переменного тока 4 отключается от нагрузки при помощи выключателя 11 и начинает работать на плавку гололеда, двухполюсный выключатель 7 и двухполюсные выключатели 8.3.1-8.3.N размыкают, трехполюсный выключатель 9 и однополюсные выключатели 8.2.1-8.2.N замыкают, образуя последовательное соединение блоков, тем самым увеличивая напряжение, подаваемое на провод и начинают плавить гололед по схеме «провод-земля» 10, где земля используется в качестве обратного провода. Поэтому плавка постоянным током проводов высоковольтных линий с использованием земли, выгодна как с технической (возможность плавки высоковольтных линий длиной 100 и более км), так и с экономической (уменьшение времени плавки и количества циклов плавки) точек зрения.In the ice melting mode, the alternator 4 is disconnected from the load using switch 11 and starts to work on ice melting, two-pole switch 7 and two-pole switches 8.3.1-8.3.N open, three-pole switch 9 and single-pole switches 8.2.1-8.2.N are closed, forming a series connection of blocks, thereby increasing the voltage supplied to the wire and ice begins to melt according to the wire-to-ground scheme 10, where the ground is used as a return wire. Therefore, direct current melting of wires of high-voltage lines using land is beneficial both from a technical point of view (the possibility of melting high-voltage lines with a length of 100 km or more), and from an economic point of view (reducing the melting time and the number of melting cycles).

Claims (1)

  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, первый трехполюсный выключатель и последовательно соединенный трехфазный дроссель, отличающаяся тем, что параллельно первому трехполюсному выключателю подключен генератор переменного тока с последовательно включенным вторым трехполюсным выключателем для питания нагрузки, n блоков аккумуляторных батарей и/или суперконденсаторов большой мощности (далее - блоки) имеют возможность параллельного и последовательного соединения в группу накопителей, первый двухполюсный выключатель контактами соединяет группу накопителей с эмиттерными и коллекторными выводами вентилей преобразователя, параллельное соединение блоков в группу накопителей осуществляется с использованием n двухполюсных выключателей, последовательное соединение блоков в группу накопителей осуществляется с использованием n однополюсных выключателей, один выход группы накопителей соединен посредством первого контакта третьего трехполюсного выключателя с проводом воздушной линии, второй выход группы накопителей соединен посредством второго контакта трехполюсного выключателя с первым выводом преобразователя, третий контакт трехполюсного выключателя замыкает землю со вторым выводом преобразователя, в первом случае блоки, используемые для сглаживания графиков нагрузки, замкнуты первым выключателем, разомкнутым во втором случае, и замкнуты оставшимися n двухполюсными выключателями, образующими группу накопителей, состоящих из параллельно соединенных блоков, разомкнутыми во втором случае, который предназначен для плавки гололеда, группа накопителей замкнута третьим трехполюсным выключателем, разомкнутым в первом случае, и замкнута n однополюсными выключателями, образующими последовательное соединение блоков, разомкнутыми в первом случае, один выход группы накопителей соединен «плюсом» с проводом воздушной линии, а второй выход группы накопителей «минусом» с первым выводом преобразователя, где второй вывод преобразователя соединен с землей, при этом плавка гололеда постоянным током осуществляется по схеме «провод - земля».Combined system of ice melting and smoothing of load curves using energy storage devices based on storage batteries and high-power supercapacitors, which are part of an autonomous power plant, containing a three-phase bridge converter on fully controlled semiconductor valves shunted by counter-connected diodes, the first three-pole switch and a three-phase choke connected in series , characterized in that an alternator with a second three-pole switch connected in series to power the load is connected in parallel to the first three-pole switch, n battery packs and / or high-power supercapacitors (hereinafter referred to as blocks) have the possibility of parallel and serial connection to a group of storage devices, the first two-pole the switch with contacts connects the storage group with the emitter and collector outputs of the converter valves, the parallel connection of the blocks in the group storage devices are carried out using n double-pole switches, the series connection of blocks into a storage group is carried out using n single-pole switches, one output of the storage group is connected through the first contact of the third three-pole switch with an overhead line wire, the second output of the storage group is connected through the second contact of the three-pole switch with the first output converter, the third contact of the three-pole switch closes the ground with the second output of the converter, in the first case, the blocks used to smooth out the load curves are closed by the first switch, opened in the second case, and closed by the remaining n two-pole switches, forming a group of storage units consisting of parallel-connected blocks, open in the second case, which is intended for melting ice, the storage group is closed by the third three-pole switch, open in the first case, and closed by n single-pole switches by the devices forming a series connection of the blocks, which are open in the first case, one output of the storage group is connected by a "plus" to the overhead line wire, and the second output of the storage group is connected by a "minus" to the first output of the converter, where the second output of the converter is connected to the ground, while melting ice direct current is carried out according to the "wire-ground" scheme.
RU2019137464A 2019-11-20 2019-11-20 Combined glaze ice melting system and load curve smoothing using energy accumulators based on storage batteries and high-power supercapacitors contained in autonomous power plant assembly RU2729200C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019137464A RU2729200C1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Combined glaze ice melting system and load curve smoothing using energy accumulators based on storage batteries and high-power supercapacitors contained in autonomous power plant assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019137464A RU2729200C1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Combined glaze ice melting system and load curve smoothing using energy accumulators based on storage batteries and high-power supercapacitors contained in autonomous power plant assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729200C1 true RU2729200C1 (en) 2020-08-05

Family

ID=72085452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019137464A RU2729200C1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Combined glaze ice melting system and load curve smoothing using energy accumulators based on storage batteries and high-power supercapacitors contained in autonomous power plant assembly

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729200C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 2006-08-11 2008-02-10 Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") Combinatorial ice melting and reactive power correcting installation
RU2376692C1 (en) * 2008-06-09 2009-12-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения" (ОАО "НИИПТ") Combined plant for glase ice and reactive power compensation
RU2505903C1 (en) * 2012-06-14 2014-01-27 Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") Intergrated apparatus for compensation of reactive power and melting ice cover (version)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 2006-08-11 2008-02-10 Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") Combinatorial ice melting and reactive power correcting installation
RU2376692C1 (en) * 2008-06-09 2009-12-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения" (ОАО "НИИПТ") Combined plant for glase ice and reactive power compensation
RU2505903C1 (en) * 2012-06-14 2014-01-27 Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") Intergrated apparatus for compensation of reactive power and melting ice cover (version)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10608553B2 (en) Maximizing power in a photovoltaic distributed power system
Habib et al. Impact analysis of vehicle-to-grid technology and charging strategies of electric vehicles on distribution networks–a review
De Doncker Power electronic technologies for flexible DC distribution grids
US10707782B2 (en) Bi-directional energy converter with multiple DC sources
US8907522B2 (en) Grid-connected power storage system and method for controlling grid-connected power storage system
Chen et al. DC voltage variation based autonomous control of DC microgrids
Wu et al. A control architecture to coordinate renewable energy sources and energy storage systems in islanded microgrids
CN105207258B (en) A kind of photovoltaic direct-current micro-grid energy cooperative control device
Pires et al. Power converter interfaces for electrochemical energy storage systems–A review
Kakigano et al. Distribution voltage control for DC microgrids using fuzzy control and gain-scheduling technique
ES2555413T3 (en) DC connection scheme for wind farm with internal collection network in MVDC
Wu et al. Autonomous active power control for islanded ac microgrids with photovoltaic generation and energy storage system
Manandhar et al. Energy management and control for grid connected hybrid energy storage system under different operating modes
US9293917B2 (en) Energy storage system
JP2015159726A (en) Storage battery system, storage battery controller, and method for controlling storage battery system
EP2467764B1 (en) Ac connected modules with line frequency or voltage variation pattern for energy control
RU2474031C2 (en) Method and device for electrical energy transmission (versions)
Nayar et al. Novel wind/diesel/battery hybrid energy system
US10857897B2 (en) Energy generation and storage system with electric vehicle charging capability
Chen et al. Autonomous DC voltage control of a DC microgrid with multiple slack terminals
Saeedifard et al. DC power systems: Challenges and opportunities
US8482155B2 (en) Power converting device for renewable energy storage system
Maharjan et al. Active-power control of individual converter cells for a battery energy storage system based on a multilevel cascade PWM converter
CN204578425U (en) Novel solar power system
Jiang et al. Multiterminal HVDC systems in urban areas of large cities

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20201209