RU2753642C1 - Method and device for transmission of electrical energy - Google Patents
Method and device for transmission of electrical energy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753642C1 RU2753642C1 RU2020141377A RU2020141377A RU2753642C1 RU 2753642 C1 RU2753642 C1 RU 2753642C1 RU 2020141377 A RU2020141377 A RU 2020141377A RU 2020141377 A RU2020141377 A RU 2020141377A RU 2753642 C1 RU2753642 C1 RU 2753642C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- energy
- electrical energy
- voltage
- tesla
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности, к способу и устройству передачи электрической энергии. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to a method and device for the transmission of electrical energy.
Известны способ и устройство для передачи электрической энергии от источника энергии к потребителю в резонансном режиме на повышенной частоте по однопроводной линии, содержащие передающий преобразователь, однопроводную резонансную линию, приёмный преобразователь (патент РФ № 2241176, МПК F21S 9/00, опубл. 27.11. 2004, Бюл. № 33). Известные способ и устройство обеспечивают передачу электрической энергии по однопроводной линии электроэнергии от передающего преобразователя одному или нескольким приёмным преобразователям.A known method and device for transferring electrical energy from an energy source to a consumer in a resonant mode at an increased frequency along a single-wire line, containing a transmitting converter, a single-wire resonant line, a receiving converter (RF patent No. 2241176, IPC F21S 9/00, publ. 27.11.2004 , Bulletin No. 33). The known method and device provide the transmission of electrical energy through a single-wire line of electricity from the transmitting converter to one or more receiving converters.
Недостатком известных способа и устройства является невозможность передачи электрической энергии по однопроводной линии от нескольких передающих преобразователей одному распределённому потребителю, в качестве которого используют магистральную линию или микросеть.The disadvantage of the known method and device is the impossibility of transferring electrical energy through a single-wire line from several transmitting converters to one distributed consumer, which is used as a backbone line or microgrid.
Известно устройство электроснабжения потребителей по трёхфазной сети от нескольких источников энергии на основе возобновляемых и традиционных источников энергии с использованием микросети и управлением генерацией электроэнергии (патент РФ № 2539875, H02J 13/00, опубл. 27.01.2015, Бюл. № 27). Управление различными источниками генерации электрической энергии в локальной микросети низкого напряжения осуществляют с приоритетным использованием энергии от возобновляемых источников энергии для обеспечения потребителя качественной электроэнергией при наименьшей себестоимости выработки электроэнергии. Устройство электроснабжения потребителей включает в себя систему управления генерацией и распределением энергии, локальные модули управления, объекты генерации на основе возобновляемых и резервных источников энергии, а также систему взаимного обмена электрической энергией с магистральными электросетями низкого, среднего или высокого напряжения (прототип).Known is a device for supplying consumers via a three-phase network from several energy sources based on renewable and traditional energy sources using a microgrid and control of electricity generation (RF patent No. 2539875, H02J 13/00, publ. 01/27/2015, bull. No. 27). The management of various sources of electricity generation in the local low voltage microgrid is carried out with priority use of energy from renewable energy sources to provide the consumer with high-quality electricity at the lowest cost of electricity generation. The power supply device for consumers includes a control system for generation and distribution of energy, local control modules, generation facilities based on renewable and reserve energy sources, as well as a system for mutual exchange of electrical energy with main power grids of low, medium or high voltage (prototype).
Недостатком известного устройства является нестабильность частоты источников энергии на основе возобновляемых источников энергии, связанная с зависимостью поступления возобновляемой энергии от времени суток и времени года, и влияние этой нестабильности частоты на частоту и режимы работы микросети.The disadvantage of the known device is the instability of the frequency of energy sources based on renewable energy sources, associated with the dependence of the supply of renewable energy on the time of day and season, and the effect of this frequency instability on the frequency and modes of operation of the microgrid.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение и устранение влияния частоты источников энергии, использующих возобновляемую энергию, на частоту и режимы работы распределённого потребителя энергии в виде магистральной линии или микросети, уменьшение эксплуатационных издержек и потерь при передаче электрической энергии, повышение надёжности электроснабжения.The objective of the present invention is to reduce and eliminate the effect of the frequency of energy sources using renewable energy on the frequency and operating modes of a distributed energy consumer in the form of a main line or microgrid, to reduce operating costs and losses in the transmission of electrical energy, and to increase the reliability of power supply.
Технический результат заключается в создании способа и устройства передачи электрической энергии от нескольких источников энергии по однопроводной линии на повышенной частоте к одному распределённому потребителю в виде магистральной линии или микросети с управлением от одного диспетчерского центра.The technical result consists in creating a method and device for transmitting electrical energy from several energy sources via a single-wire line at an increased frequency to one distributed consumer in the form of a backbone line or microgrid controlled from one dispatch center.
Технический результат достигается тем, что в способе передачи электрической энергии, включающим преобразование источника энергии по частоте в преобразователе частоты и по напряжению в передающем трансформаторе Тесла, передачу электрической энергии на высокой частоте по высоковольтной однопроводной линии к приёмному трансформатору Тесла, преобразование электрической энергии по напряжению в приёмном трансформаторе Тесла, и по частоте в инверторе и передачи электрической энергии потребителю, согласно изобретению, передачу электрической энергии производят от n удалённых друг от друга управляемых из диспетчерского центра источников энергии на частоте 1 – 500 кГц и напряжением 1 – 1000 кВ по n однопроводным линиям, где n = 1, 2, 3…, натуральный ряд чисел, к одному распределённому потребителю, управляемые источники электрической энергии преобразуют энергию возобновляемых источников энергию и энергию ископаемого топлива в электрическую энергию, распределённый потребитель выполняют в виде трёхфазной линии или микросети, вдоль которой на удалении друг от друга устанавливают управляемые из диспетчерского центра приёмные трансформаторы Тесла и инверторы, каждый преобразователь частоты осуществляет функцию контроля и регулирования частоты, напряжения и передаваемой мощности, а каждый инвертор выполняет функции регулирования поддержки симметрии напряжения и передаваемой мощности по фазам трёхфазной линии, а полная длина каждой однопроводной линии связана с резонансной частотой соотношением: fл = nC/2l, где fл – резонансная частота колебаний; l – длина линии; С – скорость света. The technical result is achieved by the fact that in the method of transferring electrical energy, including the conversion of the energy source by frequency in the frequency converter and by voltage in the Tesla transmitting transformer, transferring electrical energy at high frequency along a high-voltage single-wire line to the Tesla receiving transformer, converting electrical energy by voltage into Tesla's receiving transformer, and according to the frequency in the inverter and the transmission of electrical energy to the consumer, according to the invention, the transmission of electrical energy is produced from n remote from each other energy sources controlled from the dispatch center at a frequency of 1 - 500 kHz and a voltage of 1 - 1000 kV along n single-wire lines , where n = 1, 2, 3 ..., a natural series of numbers, to one distributed consumer, controlled sources of electrical energy convert the energy of renewable energy sources and energy of fossil fuels into electrical energy, the distributed consumer is performed in the form of threeph The base line or microgrid, along which Tesla receiving transformers and inverters controlled from the dispatch center are installed at a distance from each other, each frequency converter performs the function of monitoring and regulating frequency, voltage and transmitted power, and each inverter performs the functions of regulating the maintenance of voltage symmetry and transmitted power by the phases of a three-phase line, and the total length of each single-wire line is related to the resonant frequency by the ratio: fl = nC / 2l, where fl is the resonant frequency of oscillations; l - line length; C is the speed of light.
Технический результат достигается также тем, что устройство для передачи электрической энергии, содержащее источник электрической энергии, преобразователь частоты, передающий трансформатор Тесла, однопроводную линию, приёмный трансформатор Тесла, инвертор и распределённый потребитель, согласно изобретению, содержит n удалённых друг от друга управляемых из диспетчерского центра источников энергии, где n = 1, 2, 3… – натуральный ряд чисел, соединённых с распределённым потребителем через управляемые из диспетчерского центра преобразователи частоты, передающие трансформаторы Тесла, однопроводные линии, приёмные трансформаторы Тесла и инверторы, установленных на расстоянии, вдоль распределённого потребителя, выполненного в виде трёхфазной линии или в виде микросети, источники электрической энергии выполнены в виде генераторов на основе возобновляемых источников энергии и на основе энергии ископаемого топлива, каждый преобразователь частоты содержит контроллер и регулятор частоты, напряжения и передаваемой мощности, а каждый инвертор имеет регулятор поддержки симметрии напряжения по фазам трёхфазной линии, а длина каждой однопроводной линии связана с резонансной частотой соотношением: fл = nC/2l, где fл – резонансная частота колебаний; l – длина линии; С – скорость света.The technical result is also achieved by the fact that a device for transmitting electrical energy containing a source of electrical energy, a frequency converter, a Tesla transmitting transformer, a single-wire line, a Tesla receiving transformer, an inverter and a distributed consumer, according to the invention, contains n remotely controlled from the dispatch center energy sources, where n = 1, 2, 3 ... is a natural series of numbers connected to a distributed consumer through frequency converters controlled from the dispatch center, Tesla transmitting transformers, single-wire lines, Tesla receiving transformers and inverters installed at a distance along the distributed consumer, made in the form of a three-phase line or in the form of a microgrid, the sources of electrical energy are made in the form of generators based on renewable energy sources and on the basis of fossil fuel energy, each frequency converter contains a controller and a frequency, voltage regulator and the transmitted power, and each inverter has a voltage symmetry control regulator in the phases of the three-phase line, and the length of each single-wire line is related to the resonant frequency by the ratio: fl = nC / 2l, where fl is the resonant oscillation frequency; l - line length; C is the speed of light.
Сущность предлагаемого поясняется чертежом, на котором представлена электрическая блок-схема способа и устройства для передачи электрической энергии. The essence of the proposed is illustrated by a drawing, which shows an electrical block diagram of a method and device for transmitting electrical energy.
Управляемые из диспетчерского центра 1 по линии управления 2 источники электрической энергии содержат солнечную энергетическую установку 3,ветрогенератор (группу ветрогенераторов) 4, мини ГЭС (группу мини ГЭС) 5, генератор 6 на ископаемом топливе (бензиновый ДВС, дизельный ДВС, газотурбинный). Каждый источник энергии передает электрическую энергию через передающий преобразователь 7 по однопроводной, резонансной воздушной или кабельной линии 8, приёмный преобразователь 9 распределённому потребителю в виде трёхфазной линии 10 или микросети.Controlled from the dispatch center 1 via
Полная длина l однопроводной линии равна The total length l of a single-wire line is
l= l1 + l2 + l3,l = l 1 + l 2 + l 3 ,
где: l1 – длина высоковольтной обмотки передающего трансформатора Тесла; where: l 1 - the length of the high-voltage winding of the Tesla transmitting transformer;
l2 – длина высоковольтной обмотки приемного трансформатора Тесла; l 2 - the length of the high-voltage winding of the Tesla receiving transformer;
l3 – длина однопроводной линии между передающим и приёмным трансформаторами Тесла.l 3 - the length of the single-wire line between the transmitting and receiving Tesla transformers.
l = nλ/2 = nC/2fл,l = nλ / 2 = nC / 2fl,
где: С – скорость света;where: C is the speed of light;
λ – длина волны в однопроводной линии;λ is the wavelength in a single-wire line;
fл – резонансная частота колебаний в однопроводной линии. fl is the resonant frequency of oscillations in a single-wire line.
Передающий преобразователь 7 и приёмный преобразователь 9 через линию управления 2 и диспетчерский центр 1 своей автоматикой контролирует постоянство напряжения в однопроводной линии 8, ток передачи, а также частоту. Таким образом увеличивается надёжность электроснабжения. Приёмный преобразователь 9 преобразует полученную электроэнергию в трёхфазную напряжением 380 В, частотой 50 Гц. Электроэнергию от приёмного преобразователя 9 передают распределённому потребителю в виде трёхфазной линии 10 или микросети для электропитания сельских потребителей. Микросеть является постоянной нагрузкой для резонансной системы передачи, что исключает броски напряжения при включении на холостом ходу, тем самым не нужны в конце линии нагрузочные компенсаторы, что удешевляет приёмный преобразователь 9. В данной системе генератор 6 на ископаемом топливе выполняет роль буферного резервного источника энергии микросети, при нехватке мощности от ВИЭ в трёхфазной линии 10 падает напряжение. Автоматика через диспетчерский центр 1 автоматически запускает генератор 6, который добавляет необходимую мощность, поддерживая нужное напряжение в трёхфазной линии 10 или микросети, при увеличении мощности от ВИЭ автоматически отключается, диспетчерский центр 1 по линии управления 8 автоматически отключает генератор 6 на ископаемом топливе. The transmitting converter 7 and the receiving
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141377A RU2753642C1 (en) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | Method and device for transmission of electrical energy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141377A RU2753642C1 (en) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | Method and device for transmission of electrical energy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2753642C1 true RU2753642C1 (en) | 2021-08-18 |
Family
ID=77349368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020141377A RU2753642C1 (en) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | Method and device for transmission of electrical energy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2753642C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3781647A (en) * | 1971-07-26 | 1973-12-25 | Little Inc A | Method and apparatus for converting solar radiation to electrical power |
RU2241176C1 (en) * | 2003-10-14 | 2004-11-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Sunlight lamp |
RU2259002C2 (en) * | 2003-03-25 | 2005-08-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) | Solar-power system |
RU2539875C2 (en) * | 2013-03-25 | 2015-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ ВЭС" | System of electric power supply to consumers in voltage networks using renewable and non-renewable energy sources and controlling electric energy generation |
-
2020
- 2020-12-15 RU RU2020141377A patent/RU2753642C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3781647A (en) * | 1971-07-26 | 1973-12-25 | Little Inc A | Method and apparatus for converting solar radiation to electrical power |
RU2259002C2 (en) * | 2003-03-25 | 2005-08-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) | Solar-power system |
RU2241176C1 (en) * | 2003-10-14 | 2004-11-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Sunlight lamp |
RU2539875C2 (en) * | 2013-03-25 | 2015-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ ВЭС" | System of electric power supply to consumers in voltage networks using renewable and non-renewable energy sources and controlling electric energy generation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106099960B (en) | A kind of method of small power station's group of planes composition distributed energy storage system | |
EP2478608B1 (en) | A power collection and distribution system | |
RU2596904C2 (en) | Method of operating wind-driven power plant or wind farm | |
US20100156189A1 (en) | Collection of electric power from renewable energy sources via high voltage, direct current systems with conversion and supply to an alternating current transmission network | |
US20180097450A1 (en) | Hybrid high voltage direct current converter station and operation method therefor | |
US8803344B2 (en) | Renewable energy storage and conversion system | |
CN104852404A (en) | Micro-grid system of grid-connected island power grid | |
US9178357B2 (en) | Power generation and low frequency alternating current transmission system | |
US20220038049A1 (en) | Fixed dc bus and hydrogen generation system | |
CN103311951B (en) | Wind power plant power transmission method based on voltage transformation of middle frequency or high frequency transformer | |
CN114481179A (en) | Medium-voltage direct-current collection type renewable energy power generation and hydrogen production system and working method thereof | |
Li et al. | Difference between grid connections of large-scale wind power and conventional synchronous generation | |
RU2753642C1 (en) | Method and device for transmission of electrical energy | |
CN108879778A (en) | Battery energy storage monitoring method and system, battery energy storage framework | |
CN113725916B (en) | DPFC (differential pressure filter) optimal configuration method for promoting new energy consumption with high permeability | |
CN210898552U (en) | Frequency modulation system of thermal power plant | |
RU2662294C2 (en) | Traction station | |
CN109617120A (en) | Direct-current wind generating set and wind power plant | |
CN216413931U (en) | Variable speed hydropower station | |
RU2790590C1 (en) | Active traction power supply system | |
CN114583684A (en) | Power generation, power transformation and grid connection method for clean energy field | |
EP4353871A1 (en) | Plant network including an electrolysis plant and a power supply source | |
CN214741809U (en) | Wave energy and offshore wind power combined power generation system | |
CN217135166U (en) | Near-open sea wind power cluster electric energy sending-out system | |
RU2651382C2 (en) | Method of power supply of traction network |