SE516059C2 - Metod och system för distribution av reservelkraft - Google Patents

Description

usa förbindelser att dras ända fram till teleutrustningen, varvid livliiiefuiiktioiien i traditionell mening upphör i den händelse reservelkraft saknas.

Exempel 2: Tekniska anordningar som fordrar elkraftförsörjning används på allt fler platser till viktiga funktioner, som skall fungera utan avbrott, både i hemmen och i kommersiell och offentlig verksamhet. Medicinska anordningar för vård i hemmet av svårt sjuka personer kan innebära att reservelkraft måste finnas för att trygga en kontinuerlig livsuppehållande process. Datorutrustningar för infonnationstj änster förutsätter ofta kontinuerlig drift. Elkraftkrävande processer i samband med djurhållning kan vara livsnödvändiga för djurbesättningen.

Lösningz.

För att överbrygga dessa problem kan telenätet förses med anordningar som möjliggör att reservelkraft med större effekt än tidigare kan överföras inom telenätet för interna behov och till abonnentutrustningar. De effekter som kan levereras är småi förhållande till de publika elnätens effektkapaciteter. Vid elavbrott i de publika elnäten är således behovet stort att reservelkraft finns tillgänglig hos teleabonnenterna. Effektleveranserna måste härvid begränsas och regleras strikt. För att undvika överbelastning måste vidare styr- och effektbegränsningssystem introduceras för att utnyttja reservelkraftsystemet optimalt och för att störningsfri drift skall erhållas vid elavbrott i det ordinarie elnätet.

Föreliggande uppfinning har för avsikt att lösa ovan angivna problem.

TEKNIKENS STÅNDPUNKT Det är tidigare känt att förse system och anordningar med reservelkraft från batterier eller reservelkraftverk. Drift av konventionell telefonutrustning har skett genom den spänning som utmatas via telefonledningama. Höjd säkerhet i elkraftförsörjning har även kunnat ordnas genom anslutning av flera eldistributionsnät.

Anordning för övervakning och styming av elförbrukningen enligt plan i system eller utrustning är känt bl a från US patent 5625236.

LösNINGEN Föreliggande uppfinning utgör en metod och ett system för distribution av reservelkraft kännetecknat av efterföljande patentkrav.

Föreliggande uppfinning avser metod, för distribution av reservelkraft, kännetecknar! av att reservelkraft distribueras över ett separat elnät, skilt från eldistributörens elnät, till anordningar (A), som var och en är tilldelad en unik identifikation, att belastningen av nämnda distribution av reservelkraft begränsas genom kontrollorgan (S), som är placerade i omedelbar anslutning till nämnda anordningar och/eller vid avgreningspunkter för eldistributionen till nämnda anordningar, att nämnda kontrollorgan innefattar spänningsomvandlande organ, och att till vart och ett av nämnda kontrollorgan en eller flera av nämnda anordningar är anslutna, samt att kontrollorganen medges övervaka vart och ett av anordningamas uttag separat och fastställa maxvärden för närnnda anordningars effektuttag samt omkoppla belastning med utgångspunkt från uttagen effekt, tillgänglig effekt och lagrade eller tillförda kriterier.

Vidare avser uppfinningen ett system, för distribution av reservelkraft, kännetecknat av att systemet innefattar reservelkraftproduktion i t ex reservelkraftverk eller transformatorer (TR) distribuerande el till anordningar (A) över ett separat elnät, som är skilt från eldistributörens elnät, att maxvärden för närnnda anordningars effektuttag är fastställda i kontrollorgan (S), som är placerade i omedelbar anslutning till nämnda anordningar och/eller vid avgreningspunkter för eldistributionen till nämnda anordningar, och att till vart och ett av närnnda kontrollorgan en eller flera av nämnda anordningar är anslutna, samt att kontrollorganen medges övervaka vart och ett av nämnda anordningars uttag separat samt att belastning omkopplas med utgångspunkt från uttagen effekt, tillgänglig effekt och lagrade eller tillförda kriterier.

FÖRDELAR Uppflnningen innebär att elektrisk effekt distribueras altemativa vägar i förhållande till ordinarie elleveranser. Vidare erbjuds att en altemativ elleverans erhålles i händelse av utebliven elleverans från elleverantören. Den föreslagna lösningen ger möjlighet att dels ordna en gemensam elkälla som fungerar även under omständigheter då ordinarie elleveranser uteblir, dels att systern/utrustningar, som kräver el från elnätet, fungerar även under utebliven elleverans från ordinarie elleverantören. Styrsystemet medger vidare styrning av uttagna effekter varvid nyttjandet av den i systemet tillgängliga effekten kan optimeras med avseende på aktuellt behov. Den angivna lösningen medger vidare att reservelsystemet kan dimensioneras optimalt i förhållande till förutsedda behov. I traditionella elsystem dimensioneras systemet efter ett maximalt behov för att överbelastning inte skall uppkomma.

Föreliggande uppfinning innefattar kontrollfunktioner som övervakar belastningen i l0 5164059 reservelnätets olika delar, samt bortkopplar delar som ger överbelastning. Vidare kan belastningen i elnätets olika delar styras vid olika tillfällen.

FIGURBESKRIVNING Fig. 1 visar uppfinningens principiella uppbyggnad Fig. 2 visar exempel på anordningen, A, och förekommande anslutningar.

FÖREDRAGEN UTFömNGsFoRM I det följ ande beskrivs uppfinningen utifrån figurerna och beteckningarna däri.

Ett separat elnät föreslås tillhandahållas av reservelkraftleverantör. Till nämnda elnät distribueras spänningar via spänningskällor, TR , exempelvis transformatorer, elkraftverk etc.

Dessa spänningskällor producerar växel- eller likspänningar anpassade till distributionsnätets egenskaper. Dessa första spänningar distribueras ut i nätet. Den producerade elkraften mottas i kontrollorgan, S, placerade i punkter i elnätet där spänningarna förgrenas. De förgrenade spänningarna utgörs av andra spänningar lärnpade att överföra i de förgrenade näten. Närnnda kontrollorgan kan i andra utföranden placeras intill eller i anordningar, A, placerade hos abonnenter. Kontrollorganen innefattar spänningsomvandlare som omvandlar den i elnätet överförda spänningen till en tredje, av abonnenten användbar, spänning, exempelvis 220 V.

Kontrollorganen är försedda med kommunikativa medel samt medel för kontroll av uttagna elektriska effekter. Kontrollorganen innefattar vidare funktionaliteter för in- respektive urkoppling av eldistributionen till anordningarna, A. För att avgöra effektuttaget innefattar kontrollorganen enheter som definierar det tillåtna effektuttaget för varje anordning respektive utrustning ansluten till anordningen. Kontrollorganen, S, kan erhålla denna information genom permanent programmering eller genom yttre åtgärder. En första möjlighet till yttre åtgärd är att användare anslutna till anordningarna, A, tilldelas kort som ansluts i kontrollorganet, S, och/eller anordningama, A. Dessa kort är företrädesvis av typ smartkort, dvs kort försedda med rnicrochips vilka programrnerats av reservelkraftleverantör. För giltighet anges dels kontrollorganets/anordningens identifikation samt om nödvändigt även en identifikation för abonnenten och tillåten maximalt uttagen effekt. Identiñkationen består av numerisk eller alfanumerisk information som entydigt anger varje anläggning. Nämnda kort insättes i kontrollorganet på härför avsedd plats, exempelvis en öppning vari kortet införes eller särskild kortplats i kontrollorganet. I det senare fallet sker inkopplingen lämpligast med personal bemyndigad av reservelkraftleverantören. I det första fallet inhandlar eller erhåller 51i UIOW Ci.

Qf il I i användaren av utrustningen kortet över disk. Användaren applicerar därefter på egen hand kortet i utrustningen. Ytterligare alternativ är att ändringar i kontrollutrustningen överförs till kontrollutrustningen genom programmering över telenätet. I detta fall anger operatören identifikationen för det aktuella kontrollorganet samt aktuell anläggning. Kontrollorganet besvarar anropet med överenskomna signaler varefter programmeringsändringama är införbara. Den i detta fall införda programmeringen införs eventuellt även i en central databas som utnyttjas av styrsystemet för programmering av kontrollorganen.

I de fall styrsystemet utnyttjar en eller flera databaser kontrollerar styrsystemet tidpunkt på dygnet, veckodagar, förekommande helgdagar, tid på året etc. Beroende på dessa kriterier avgörs därefter med utnyttjande av lämpliga programvaror vilka ändringar i gällande restriktioner som skall införas. På detta sätt kan tillgänglig elektrisk effekt fördelas efter ett faktiskt behov, vilket även medger distributören av reservelkraft att effektivt optimera sina tillgångar för fördelning.

Uppfinningen medger t ex att ett flertal telestationer och noder i telenätet kan tilldelas reservelkraft över ett altemativt elnät i de fall ordinarie elleveranser uteblir. För teleoperatören innebär detta att övervakning av batterier och/eller lokala reservelkraftverk kan minimeras utan att funktionaliteten i telenätet äventyras.

Anordningama, A, innefattar vidare möjlighet att ansluta flera abonnentutrustningar, exempelvis telefoner, datautrustningar etc, för erhållande av elkraft. Varje anslutning tillåts erhålla ett individuellt definierat effektuttag. Alternativt ges ett maximalt effektuttag för ett definierat system/anläggning eller för en reservelkraftabonnent. Övervakningsorganen, Ö, ges vidare i sin databas instruktioner beträffande styrningen av elsystemet i händelse av elbortfall, som påverkar eldistributionen i elnätet. I dylika fall prioriteras anläggningarna efter samhällsnyttan eller andra relevanta kriterier.

Enligt uppfinningen transforrneras en första spänning i spänningskällor, TR. Dessa spänningskällor utgörs av transformatorer som erhåller sin drivspänning från ett ordinarie elnät. Dessa spänningskällor, TR, är vidare försedda med reservelkraftmatning, vilken kopplas in i händelse av utebliven elförsöijning från elleverantören/elleverantörema. Reservelkraften framställs på sedvanligt sätt med generatorer drivna av dieselaggregat eller annan lämplig anordning. Altemativt eller kompletterande utnyttjas batterier, som via växelriktare framställer den erforderliga elförsörjningen till dess reservelkraftmatning är i produktion. I anslutning till spänningskälloma, TR, finns avkänningsorgan som mäter fas, frekvens och spänning, vilken information överförs till övervakningsorgan, Ö, via förslagsvis telenätet. «7\ Övervakningsorganen fastställer huruvida de mätta parametrarna överensstämmer med fastställda kriterier. Uppdagas felaktigheter returneras order om korrigeringar. Övervakningsorganet, Ö, jämför vidare elleveransema från olika spänningskällor samt beordrar dem individuellt om justeringar för leverans av en utlovad elektrisk kvalitet. I det beskrivna är utgångspunkten att växelspänning skall levereras från spänningskälloma, TR, men förfarandet är även tillämpbaxt vid distribution av likspänning med nödvändiga modifieringar. De från spänningskälloma levererade spänningama anpassas till ett aktuellt behov exempelvis hushållsspänning vid direkt leverans till abonnent eller annan spänning som transforrneras till lämplig distributionsspänning.

Den producerade spänningen överförs därefter i elnätet till kontrollorgan, S, där elen överförs till anordningama, A. Kontrollorganen, S, innefattar motsvarande kommunikativa medel och spänningskällorna, TR, för kommunikation med övervakningsorganet, Ö. Övervakningsorganet, Ö, erhåller information från kontrollorganet beträffande uttagna effekter samt returnerar styrorder, som kan avse omkopplingar i nätet, såsom bortkoppling av belastning vid för högt effektuttag.

Den till anordningen, A, överförda spänningen fördelas till en eller flera utrustningar, exempelvis telefoner, datautrustningar, telestationer, medicinsk utrustning ete. Var och en av anordningama, A, är försedd med ett eller flera uttag där utrustningama ansluts. Varje uttag kan definieras för individuella effektuttag. Övervakningen av effektuttaget i vart och ett av uttagen sker på motsvarande sätt som ovan beskrivits. För att minska risken för alltför högt effektuttag på grund av kommunikationsstömingar är varje anordning försedd med lokal övervakning. Parametrarna för denna övervakning överförs i ett första fall från övervakningsorganet, Ö, till anordningens lokala minne och övervakningssystem. I den händelse ett för högt effektuttag konstateras i anordningens styrsystem sker bortkoppling på samma sätt som tidigare beskrivits. Information beträffande tillåtna effektuttag är vidare programmerbar via separat terminal eller med hjälp av exempelvis smartkort.

Genom nyttjandet av programmerad övervakning medges effektuttag som varierar i tiden, exempelvis beroende på tid under dygnet, veckodag, helger, årstid ete. Konstruktionen av reservelkraftnätet kan på detta sätt anpassas till behovet för att utnyttja reservelkraftnätet optimalt och undvika ödesdigra överbelastningar.

Telefoner, datautrustningar, telestationer, noder i telenätet, medicinsk utrustning eller andra anordningar hos abonnenter av reservelkraft kan sammanbindas med ett reservelkraftnät, som är förlagt tillsammans med telenätet. Elledningsnätet behöver härvid inte D 4 I C71 f nr' O UU? 7 nödvändigtvis vara förlagt parallellt med telenätet utan olika förläggningar är möjliga.

Reservelkraft genereras av exempelvis dieselgeneratorer uppställda på eller i anslutning till åtminstone vissa telestationer. På samma platser ansluts vidare publik elförsörjning. Elkraften från det publika elnätet eller reservelkraften distribueras i reservelkraftnätet till abonnenter av reservelkraft. Inätterminalema anordnas vidare uttag för elförsörjning till abonnentemas system/anordningar.

Uppfinningen avser distribution av reservelkraft. Spänningen produceras/transfonneras i exempelvis dieselgeneratorer eller transformatorer. Distributionen till abonnenter av reservelkraft kan ske på olika spänningsnivåer och transformeras i ett eller flera steg till lärnplig spänning för abonnentens behov och levereras t ex som hushållsspänning, en eller trefas. Centralt har leverantören av reservelkraft en styrdator med databas. Abonnenten är medgiven en högsta effekt som ej får överstigas. I reservelkraftnätets noder transforrneras och förgrenas spänningarna. Där finns även kontroll- och styrorgan, som är fast programmerade eller programmerbara från styrsystemet. De är självständigt verkställande eller beordringsbara från styrsystemet. Om effektuttaget överstiger abonnerad effekt inträder styrorganen och kopplar bort abonnenten. I kontrollorganens mätenhet finns eventuellt underlag för debitering av förbrukning av reservelkraft. Styrsystemet får via telenätet information om aktuell belastningssituation och kan utifrån information i databasen avgöra vilka abonnenter som överskrider sina medgivna effekter. Styrsystemet beordrar kontrollorganen att koppla bort dessa abonnenter och förhindrar att reservelkraftsystemet överbelastas och tvingas nödstoppa med driftstömingar som följd. Styrsystemet sammanställer debiteringsunderlag.

Uppfinningen är inte begränsad till det i ovan beskrivna utföringsexemplet eller till efterföljande patentkrav utan kan undergå modifieringar inom, ramen för uppñnningstanken.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 516 05? f? PATENTKRAV l. Metod, för distribution av reservelkraft, kännetecknad av att reservelkraft distribueras över ett separat elnät, skilt från eldistributörens elnät, till anordningar (A), som var och en är tilldelad en unik identifikation, att belastningen av nämnda distribution av reservelkraft begränsas genom kontrollorgan (S), som är placerade i omedelbar anslutning till nämnda anordningar och/eller vid avgreningspunkter för eldistributionen ~ till nämnda anordningar, att nämnda kontrollorgan innefattar spänningsomvandlande organ, och att till vart och ett av nämnda kontrollorgan en eller flera av nämnda anordningar är anslutna, samt att kontrollorganen medges övervaka vart och ett av anordningamas uttag separat och fastställa maxvärden för nämnda anordningars effektuttag samt ornkoppla belastning med utgångspunkt från uttagen effekt, tillgänglig effekt och lagrade eller tillförda kriterier. Metod, enligt patentkrav 1, kännetecknad av att tillåtet effektuttag är beroende av tidpunkt på dygnet, veckodag eller årstid och regleras för vart och ett av nämnda separata uttag. Metod, enligt något av patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att information överförs från centralt placerat styrsystem till nämnda kontrollorgan beträffande tillåten uttagbar effekt, att inforrnation beträffande tillåten uttagbar effekt lagras i nämnda centralt placerade styrsystem samt att tillåten uttagbar effekt kan lagras lokalt i kontrollorganen. Metod, enligt patentkrav 3, kännetecknad av att nämnda centralt placerade styrsystem erhåller information beträffande tillåtet effektuttag för nämnda anordningar via centrala inprogrammeringar, att nämnda information överförs till kontrollorganen via telenätet, och/eller att de lokalt placerade lagringsorganen erhåller information beträffande tillåtet effektuttag via speciella informationsgivare exempelvis s.k. smartkort och att vid utebliven kommunikation mellan kontrollorgan och närnnda centralt placerade styrsystem gäller informationen som lagrats i de lokala lagringsorganen. Metod, enligt patentkrav 3 eller 4, kännetecknad av att identifikationen av nämnda anordningar överförs i telenätet från nämnda kontrollorgan till nämnda styrsystem, att information beträffande uttagen effekt överförs till nämnda styrsystem tillsammans med identifikationen, och att överföringama i telenätet är digitala. 10 15 20 25 30 10. ll. 059 'O nu.. 4 Metod, enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att övervakningsorgan lagrar information beträffande nämnda anordningar, att nämnda övervakningsorgan optimerar nyttjandet av reservelkraftsystemet genom att tilldela nämnda anordningar de effekter som är förutbestämda, respektive de effekter som kan medges med hänsyn till en rådande situation och att nämnda övervakningsorgan synkroniserar till reservelkraftsystemet anslutna spänningsomvandlare, såsom reservelkraftverk, transformatorer och växelriktare. Metod, enligt patentkrav 6, kännetecknad av att förbrukningen av reservelkraft registreras i anordningama (A), att informationen beträffande förbrukningen av reservelkraft överförs till övervakningsorganen (Ö) och lagras i databasen, och att debiteringsunderlag sammanställs ur dessa uppgifter. System, för distribution av reservelkraft, kännetecknat av att systemet innefattar reservelkraftproduktion i t ex reservelkraftverk eller transformatorer (TR) distribuerande el till anordningar (A) över ett separat elnät, som är skilt från eldistributörens elnät, att maxvärden för nämnda anordningars effektuttag är fastställda i kontrollorgan (S), som är placerade i omedelbar anslutning till närnnda anordningar och/eller vid avgreningspunkter för eldistributionen till nämnda anordningar, och att till vart och ett av nämnda kontrollorgan en eller flera av nämnda anordningar är anslutna, samt att kontrollorganen medges övervaka vart och ett av nämnda anordningars uttag separat samt att belastning omkopplas med utgångspunkt från uttagen effekt, tillgänglig effekt och lagrade eller tillförda kriterier. System, enligt patentkrav 8, kännetecknat av att närrmda kontrollorgan innefattar spänningsomvandlande organ. System, enligt patentkrav 8 eller 9, kännetecknat av att kontrollorganen erhåller information beträffande tillåten uttagen effekt vid vart och ett av nämnda uttag, vilket effektuttag medges vara beroende av tidpunkt på dygnet, veckodag och årstid. System, enligt något av patentkrav 8 till 10, kännetecknat av att information överförs från centralt placerat styrsystem ingående i systemet till nämnda kontrollorgan beträffande tillåten uttagbar effekter, att information beträffande tillåten uttagbar effekt lagras i nämnda centralt placerade styrsystem, samt att tillåten uttagbar effekt kan lagras lokalt i nämnda kontrollorgan. 10 15 20 25 30 13. 14. 15. 16. 5 1 6 Ü 5 9 /0 System, enligt något av patentkrav 8 till ll, kännetecknat av att nämnda centralt placerade styrsystemen erhåller information beträffande tillåtet effektuttag för nämnda anordningar via centrala inprogrammeringar, att nämnda information överförs till nämnda kontrollorgan via telenätet, och/eller att de lokalt placerade lagringsorganen erhåller information beträffande tillåtet effektuttag via speciella informationsgivare exempelvis s.k. smartkort och att vid utebliven kommunikation mellan nämnda kontrollorgan och nämnda centralt placerade styrsystem gäller informationen som lagrats i de lokala lagringsorganen. System, enligt något av patentkrav 8 till 12, kännetecknat av att var och en av nämnda anordningar är tilldelad en unik identifikation, att identifikationen överförs i telenätet från nämnda kontrollorgan till nämnda centralt placerade styrsystem, att information beträffande uttagen effekt överförs till nämnda centralt placerade styrsystem tillsammans med identifikationen, och att överföringarna i telenätet är digitala. System, enligt något av patentkrav 8 till 13, kännetecknat av att övervakningsorgan (Ö) ingående i systemet lagrar information beträffande nämnda anordningar, att nämnda övervakningsorgan optimerar nyttjandet av reservelkraftsystemet genom att tilldela nämnda anordningar de effekter som är förutbestämda, respektive de effekter som kan medges med hänsyn till en rådande situation och att nämnda övervakningsorgan synkroniserar till reservelkraftsystemet anslutna spänningsomvandlare, såsom reservelkraftverk, transformatorer och växelriktare. System, enligt något av patentkrav 8 till 14, kännetecknat av att en första spänning framställs i vid nämnda reservelkraftproduktion, att nämnda första spänning omvandlas till åtminstone en andra spänning i närnnda kontrollorgan, att nämnda andra spänning distribueras till nämnda anordningar, vilka omvandlar nämnda andra spänningen till en tredje spänning, exempelvis en hushållsspänning. System, enligt något av patentkrav 8 till 15, kännetecknat av att reservelkraftförbrukningen registreras i anordningama (A), att informationen beträffande reservelkraftförbrukningen överförs till övervakningsorganen (Ö) och lagras i databasen, och att uppgiftema till debiteringsunderlag sammanställs i nämnda centralt placerade styrsystem beträffande reservelkraftförbrukningen.