WO2019226081A1 - Устройство и способ интеллектуального управления подключением источников электроснабжения - Google Patents

Устройство и способ интеллектуального управления подключением источников электроснабжения Download PDF

Info

Publication number
WO2019226081A1
WO2019226081A1 PCT/RU2019/050065 RU2019050065W WO2019226081A1 WO 2019226081 A1 WO2019226081 A1 WO 2019226081A1 RU 2019050065 W RU2019050065 W RU 2019050065W WO 2019226081 A1 WO2019226081 A1 WO 2019226081A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sources
electricity
current
power
energy
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/050065
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Михаил Валерьевич ЕРОХОВЕЦ
Original Assignee
Erokhovets Mikhail Valerievich
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 Erokhovets Mikhail Valerievich filed Critical Erokhovets Mikhail Valerievich
Priority to US17/056,792 priority Critical patent/US11031785B1/en
Priority to EP19808036.8A priority patent/EP3806265A4/en
Publication of WO2019226081A1 publication Critical patent/WO2019226081A1/ru

Links

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
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/007—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources
    • H02J3/0075—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources for providing alternative feeding paths between load and source according to economic or energy efficiency considerations, e.g. economic dispatch
    • 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
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • 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
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/109—Scheduling or re-scheduling the operation of the DC sources in a particular order, e.g. connecting or disconnecting the sources in sequential, alternating or in subsets, to meet a given demand
    • 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
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • 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
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • 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
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • 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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • 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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • 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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • 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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • 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
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • 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
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • 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
    • H02J13/00006—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 characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00028—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 characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment involving the use of Internet protocols
    • 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
    • H02J13/00032—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for
    • H02J13/00036—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for the elements or equipment being or involving switches, relays or circuit breakers
    • H02J13/0004—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for the elements or equipment being or involving switches, relays or circuit breakers involved in a protection system
    • 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
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • 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
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/40—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries adapted for charging from various sources, e.g. AC, DC or multivoltage
    • 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
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • 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
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • 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
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20—Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/50—Energy storage in industry with an added climate change mitigation effect
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/123—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving renewable energy sources
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/12—Energy storage units, uninterruptible power supply [UPS] systems or standby or emergency generators, e.g. in the last power distribution stages

Definitions

  • the present invention relates to a device and a related control method for intelligently controlling the connection of load sources and consumers of a low or medium voltage electrical network of various objects, for example, an electrical network for buildings and houses of residential, industrial and commercial purposes, on which own generation sources can be installed electricity.
  • each such solution involves the use of certain devices to solve a specific specific problem and is a series of separate devices connected in a certain way to each other or separately, each of which is controlled by its own control unit.
  • Solar power station - in addition to photovoltaic cells, it includes freestanding devices such as a battery charge controller, power inverter, rechargeable batteries and allows only solar panels to be connected as an energy source. Such systems also often allow connection to an external power supply, but the main function of such a connection is the transfer of excess energy to the network.
  • Wind power station - configured according to the same principles as the solar one, the wind generator acts as a source of energy
  • Uninterruptible power supply (UPS) - it includes an AC / DC inverter, a battery charging system, batteries - the main task of the UPS is to provide a reserve of energy and quick switching of power to a backup battery in the event of a power failure.
  • UPS Uninterruptible power supply
  • the main disadvantages of this solution are the need to install individual control units at the sources of generation as well as the need to synchronize the output parameters of the sources of generation to ensure the possibility of their simultaneous inclusion in a common network, in addition, the system does not contain an energy storage module in the form of rechargeable batteries or the like, which makes the system more dependent on the need for generation at least at one of the generation sources.
  • the system offers the connection of generation sources such as photovoltaic panels and a gas generator on fuel cells to a single control system, while the control program focuses mainly on ensuring the possibility of selling the generated energy to a common network.
  • the system does not require backup energy storage in batteries.
  • the closest prototype is "Power control device, power control method, program and energy management system", "Power control apparatus, power control method, program and energy management system” US patent: US 9,853,452 B2.
  • This device implies the ability to connect several devices for generating and storing electricity through a DC bus and the subsequent conversion of energy into alternating current to provide power to consumers or to an external network.
  • the disadvantage of this device is the lack of the ability to connect generation devices on the AC side, as well as the constant connection of the device to an external network, which does not allow you to flexibly change the priorities of connecting various inputs from
  • control method of the device involves controlling the system with a strictly defined priority only on the basis of the availability and quality of electricity produced by one source of generation.
  • the device (the circuit is shown in Fig. 1, Fig. 2) contains, within a single housing, interconnected by means of a direct current bus and an alternating current bus, the following modules: modules for converting electric energy received from external sources of generation, namely DC / DC voltage converters (DC / DC converters) 103, 203, 105, 205; AC / DC converters (AC / DC converters) 103, 203, 106, 206; reversible AC / DC converters - one, in the case of a single-phase design, and three in the case of a three-phase design 108, 208; switch relay Sl-Sn; AC phase synchronization modules; power transformers; rechargeable batteries 102, 202; battery charge control system 104, 204 microprocessor control module 101, 201; circuit breakers and electrical safety devices.
  • modules for converting electric energy received from external sources of generation namely DC / DC voltage converters (DC / DC converters) 103, 203, 105, 205;
  • Voltage converters 103, 203, 105, 205, 106, 206 are equipped with a DC voltage regulator on the side of connection to the DC bus.
  • the device has the following outputs for connection: connecting one or more circuits of photoelectric elements of direct current; connecting one or more three-phase alternators such as wind generators; connecting an external single-phase or three-phase generator with its own control system, such as a modular generator powered by an internal combustion engine; one or more inputs from an external network of the electricity supplier; DC output for connecting a power load resistance 107, 207; AC output for connecting the main consumers of the electric power of the facility; the device may or may not have a DC output for connecting consumer DC loads with a DC / DC voltage converter 209.
  • the device is controlled using a program embedded in the microprocessor control module 101, 201, to which electric power, current, and voltage VA1, VA2, VA3, VA4, VA5, VA6, VA7, VA8. VAn and actuators switching relays SI, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9. Sn.
  • AC / DC and DC / DC converters 103, 203, 105, 205, 106, 206, 108, 208 and a battery management system 104, 204 are connected to the microprocessor control module via the internal data bus, and a description of the device’s operation scheme is proposed a single-phase design diagram of a device having one input from an external AC power supply, one DC input from photovoltaic generation modules, one input from a three-phase alternating current generator - a wind generator, one input from an auxiliary generator an atomizer based on an internal combustion engine, one output to an object’s alternating current network for supplying main consumers, one direct current output to load resistance.
  • the control method is based on the execution of the cyclic algorithm (Fig. H) of the program implemented using the microprocessor control module 101, 201, using a flexible system of automatic adjustment of the source
  • SUBSTITUTE SHEETS program parameters.
  • the user sets basic parameters such as, but not limited to: priority of inputs from sources of generation and from an external network, priority of operation from rechargeable batteries (battery), priorities of inputs from sources of generation and battery can be set flexibly depending on the time of day and the day of the week, the permissible degree of battery discharge, the minimum parameters of electric power from renewable energy sources at which their inclusion is possible, the possibility of supplying excess produced electric energy WGIG in the overall network, the main parameters of the cost of electricity such as tariffs energy provider, the cost of electricity produced by an auxiliary generator on the basis of the internal combustion engine, etc.
  • the microprocessor module 101, 201 may be connected to an external computer network and the Internet and may have a built-in Internet server.
  • the microprocessor module 101, 201 can receive data on the forecast of wind strength and solar radiation intensity from external services on the Internet.
  • the microprocessor module 101, 201 continuously analyzes and accumulates statistical data regarding the load profile of consumers and the systematic priorities of consumer use of electricity by time of day, day of the week and month during the year, thus the expected average hourly demand for electricity in the near future is always known, in each unit of time, as well as expectations regarding systematic peak loads from consumers.
  • the basic input data are entered into the system — the parameters of the system 302 of FIG.
  • the initial parameters can be such as, but not limited to: rated electrical power of the main components of the system - external generation devices, output power to consumers; battery rated capacity; permissible degree of battery discharge, priorities of the corresponding inputs from generation devices and the external network of the electricity supplier, priority of work from the battery, indicators of the cost of electricity, the possibility of supplying excess electricity to the external network, etc.
  • Priority 2 input from an external network of the electricity supplier, VA2 sensor; Priority 3 - input from a backup generator based on an internal combustion engine.
  • Rechargeable batteries have a dynamically changing priority depending on external information coming into the microprocessor module 101, 201 from an external computer network.
  • a transition to the execution of the control program 303 takes place.
  • data from current and voltage sensors VAl-VAn is cyclically polled. Based on the readings of VAl-VAn sensors, the presence and quality of electricity at the device inputs is determined.
  • step 304 if there is electrical power on the sensors VA5; VA6; VAn, a transition occurs to the execution of step 305 of the program. If not, proceed to step 316.
  • the microprocessor gives the command to turn on input relays with priority 1, such as relays S5, S6, Sn - for those inputs on the corresponding sensors of which VA5, VA6, VAn, sufficient power is detected.
  • input relays with priority 1 such as relays S5, S6, Sn - for those inputs on the corresponding sensors of which VA5, VA6, VAn, sufficient power is detected.
  • the S8 relay is turned on, connecting
  • step 306 assesses the electric power required by consumers at the current time, according to the readings of the VA1 sensor and analysis of statistical information in the control system memory, and compares the demand with the current electricity production from sources with priority 1 - sensors VA5, VA6, VAn. In the event that the current power is insufficient, proceeds to step 316. In the event that the current power is sufficient, proceeds to step 307.
  • step 307 the generation sources with priority 2 and 3 are turned off, namely external network relay S2 and auxiliary relay S3 generator. Also, the control module gives a command to stop the generator if it works.
  • the SOC level is analyzed - the current charge of the batteries 102, 202.
  • the data from the VA4 sensor and from the battery charge management system 104, 204 are analyzed. If the batteries are 100% charged, proceeds to step 311. If The batteries require recharging, proceeding to step 309. At step 309, the control system gives a command to turn on the battery connection relay S4, then proceeds to step 310. At step 310, the current charge level of the batteries 102, 202 is analyzed. from the VA4 sensor and from the battery charge control system 104, 204. If the batteries require further recharging, return to step 309. If the batteries are 100% charged, go to step 311. At step 311, the battery is disconnected from DC bus by turning off relay S4.
  • step 312 a comparison is made of the electric power produced by its own sources of generation with the demand for electricity at the outlet to its own consumers. If the production of electricity is enough to cover their own needs, but no more, this branch of the program is completed and the transition to the beginning of a new cycle takes place. If the production of electricity exceeds the needs, the transition to step 313. occurs. At this stage, the possibility of supplying electricity to the general network is checked, this condition may be part of the initial parameters selected by the user at step 302 of the program, or may enter the control module via communication channels, including via the Internet. If delivery is possible, the program proceeds to step 314, if delivery is not possible, proceeds to step 315. At step 314, relay S2 for connecting the system to an external network is turned on. At step 315, if there is an excess of produced electricity, the control system gives a command to connect the load resistance by activating the relay S7.
  • the device After performing steps 314 or 315, the device continues to operate in steady state until changes occur in the software module 304 or 306.
  • the state of the software modules 304 and 306 changes, namely, in the event of disappearance or lack of electrical power from their own generation devices, a transition to step 316.
  • the system checks for the presence of power at the inputs with priority “2”, in particular, it can be input from the external network of the electricity supplier. If there is no power at the inputs with priority “2”, proceed to step 327. If there is power at least one input with priority “2”, proceed to step 317.
  • the condition of priority operation from the batteries is checked ( Battery) over inputs with priority “2”, this condition may be
  • SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) part of the initial parameters selected by the user at step 302 of the program, or to enter the control module via communication channels, including via the Internet. Correction of the current priority of the battery according to the data coming from external systems can be performed according to the algorithm shown in Figure 4.
  • step 318 the SOC check is performed - battery charge status. If the state of charge is not sufficient to ensure stable operation of consumers during the period of time specified in step 302 of the program, proceeds to step 321, if the state of charge is sufficient, go to step 319.
  • battery 202 is connected via inverter 108, 208 to the AC consumer network, namely the activation of the relays SI, S4, S8 in FIG. 1 and FIG. 2.
  • the control system monitors the sufficiency of the electric power supplied from the battery 102, 202, through the inverter 108, 208, for supplying AC power consumers. If there is enough power, the system continues to work from the battery until changes in the previous program modules occur according to the sensor polling cycle. If there is insufficient power at the current moment, the program proceeds to step 321.
  • the inputs are connected from an external AC network with priority “2” by turning on relay S2.
  • the next stage 322 of the program there is a check and a command to disable inputs with priority "3" and a command to stop the backup generator. If inputs with priority 1 are connected, their status does not change.
  • the SOC level is analyzed - the current charge of the batteries 102, 202. Data from the VA4 sensor and from the battery charge control system 104, 204 are analyzed. If the batteries are 100% charged, the system continues to operate in steady state before a change occurs in software module 304 or 316.
  • step 324 the control system gives a command to turn on the battery connection relay S4, as well as the inverter connection relay S1 and S8. After this, the transition to step 325 takes place.
  • step 325 the current charge level of the batteries 102, 202 is analyzed. Data from the VA4 sensor and from the battery charge control system 104, 204 are analyzed. If the batteries require further recharging, they return to step 324. In case the batteries are 100% charged, proceeds to step 326.
  • the battery is disconnected from the DC bus by turning off the relay S4 and also turning off the inverter relays S1 and S8, but only if they are not used in parallel generation sources connected to the DC bus by the command of module 305, if they are currently used, relays S1 and S8 remain on. After that, the system continues to operate in steady state until changes occur in software module 304 or 316.
  • step 327 the condition of priority operation from rechargeable batteries (BAT) over inputs with priority "3" is checked, such as input from an auxiliary generator operating from an internal combustion engine, this condition may be part of the initial parameters selected by the user at program step 302, or enter the control module through communication channels, including via the Internet. Adjusting the current battery priority according to the data coming from external systems may
  • SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) run according to the algorithm shown in Fig.4. by analogy with the priority of the battery over the inputs with priority "2".
  • the program goes to module 331. If at the current moment of the program execution the connection priority is at the battery, the program goes to module 328. At step 328, the SOC check is performed - battery charge status. If the state of charge is not sufficient to ensure stable operation of consumers during the period of time specified in step 302 of the program, proceeds to step 331, if the state of charge is sufficient, go to step 329. At step 329, the battery 102, 202 is connected through the inverter 108 , 208, to the AC consumer network, namely the activation of relays SI, S4, S8 in FIG. 1 and FIG. 2.
  • the control system monitors the sufficiency of the electric power supplied from the battery 102, 202, through the inverter 108, 208, for supplying AC power consumers. If there is enough power, the system continues to work from the battery until changes in the previous program modules occur according to the sensor polling cycle. If there is insufficient power at the current moment, the program proceeds to step 331.
  • a command is generated to start the backup generator directed to the backup generator control device located outside the device described in this context, after which there is a transition to the software module 332 in which the generator is expected to start for the period specified in step 302 of this programs.
  • the presence of power at the inputs from the auxiliary generator is checked, according to the readings of the VA3 sensor. If there is no electric power on the VA3 sensor, it returns to module 331 for a second command to start the backup generator. If there is electric power on the VA3 sensor, which indicates the successful start of the generator, the process proceeds to step 334, where the generator is connected to consumers by switching on the relay S3.
  • the SOC level is analyzed - the current charge of the batteries 102, 202.
  • Data from the VA4 sensor and from the battery charge control system 104, 204 are analyzed. If the batteries are 100% charged, the system continues to operate in steady state before changes occur in software module 304, 316, or 327.
  • step 336 the control system gives a command to turn on the battery connection relay S4, as well as the inverter connection relay S1 and S8. After that, proceeds to step 337.
  • step 337 the current charge level of the batteries 102, 202 is analyzed. The data from the VA4 sensor and from the battery charge control system 104, 204 are analyzed. If the batteries require further recharging, the system returns to step 336. If the batteries are 100% charged, proceeds to step 338.
  • the battery is disconnected from the DC bus by turning off the relay S4 and the relay of the inverter S1 and S8 is disconnected, but only if they are not used in parallel generation sources connected to the DC bus by the command of module 305, if they are currently used, relays S1 and S8 remain on. After that, the system continues to operate in steady state until changes in program module 304, 316 or 327 occur.
  • the adjustment of the initial parameters of the module 302 occurs by comparing the expected production of electricity, using own funds
  • SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) generation, depending on the hourly forecast of wind and solar radiation received from publicly available Internet resources, and the expected energy consumption, depending on the system’s own statistics.
  • the main source parameter to be adjusted by this algorithm is the “Battery Priority” parameter.
  • the duration of the battery priority with respect to the inputs with priority “2” and “3” is shifted in one direction or another, depending on the expected production of own energy. For example: we have a lower night tariff for electricity, while there is no solar radiation at night, that is, there is no production of electricity from solar cells, accordingly, the input priority from the external network can be set higher than the battery priority during the night period, and the system will switch input to an external network.
  • the decision to change the battery priority is made by the program depending on the projected time for the generation of own sources of generation at full power and the available battery life. T1 - time to reach the full power generation sources, THEN - the earliest allowable time for switching on consumers from the battery
  • the system can decide to change the priority and switch to battery operation if the current time of the switching moment T (tech) is in the interval T0 ⁇ T (tech) ⁇ T1
  • the priority adjustment program function is carried out as follows: data on the expected level of solar radiation, outside temperature, wind speed at the geographical point of installation of the system are received from a higher level system (Internet), 401 of FIG. 4.; 301 Fig. 3 In the processor module, the expected power is calculated at a certain time, and the time for the output of electric power generation from own sources of generation to the required level of production for
  • SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) cover your own needs of the object.
  • SOC current battery charge
  • dSOC available battery charge
  • step 403 the available battery life is compared with the required time remaining until the predicted output of the generation sources to the required power. If switching to work from the battery at the current time allows the system to work from the battery, until the projected output of electricity from its own sources of generation to the required level of electricity production, namely T0 ⁇ T (tech) ⁇ T1, proceeds to step 404 and priority goes to battery operation. If it does not, then go to step 405, and the priority remains with the external network.
  • Figure 1 Schematic diagram of the power supply control device of an object equipped with an alternating current output for supplying energy to consumers and inputs from the following sources of generation: external network, auxiliary generator driven by internal combustion engines, solar panels, wind generator, other generation sources
  • Figure 2 Schematic diagram of a power supply control device of an object equipped with AC and DC outputs for supplying energy to consumers and inputs from the following generation sources: external network, auxiliary generator driven by internal combustion engines, solar panels, wind generator, other generation sources
  • FIG. 3 Schematic diagram of the algorithm for controlling the connection of energy sources
  • Figure 4 Schematic diagram of the algorithm for dynamically adjusting the priority of connecting energy sources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Устройство и способ обеспечивают бесперебойное энергоснабжение потребителей по минимальной стоимости. Устройство объединяет электроэнергию от множества источников постоянного и переменного тока работая совместно с внешней электросетью или отдельно от нее. Внутри устройства источники генерации подключаются через DC/DC; AC/DC преобразователи к шине постоянного тока, куда также подключены аккумуляторы через систему управления зарядом. Постоянный ток конвертируется в переменный через реверсивные AC/DC преобразователи по числу фаз сети, к которым подключена шина переменного тока, позволяя использовать также энергию внешней сети для заряда аккумуляторов. Способ управления основан на циклической программе выбора источников энергии, реализуемой блоком управления, с динамической корректировкой параметров учитывающей текущее и прогнозируемое производство и потребление энергии, и исторические данные энергопотребления объекта.

Description

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ
ПОДКЛЮЧЕНИЕМ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Использование в области электротехники. Настоящее изобретение относится к устройству и связанному с ним способу управления для интеллектуального управления подключением источников и потребителей нагрузки электрической сети низкого или среднего напряжения различных объектов, например, сети электроснабжения зданий и домов жилого, промышленного и коммерческого назначения, на которых могут быть установлены собственные источники генерации электроэнергии.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время широко применяются различные конфигурации систем индивидуального энергоснабжения объектов с использованием энергии из возобновляемых источников, а также широко известны многочисленные решения по организации систем бесперебойного энергоснабжения с использованием аккумуляторных батарей.
Как правило каждое такое решение предполагает использование определенных устройств для решения конкретной специфической задачи и представляет из себя ряд отдельных устройств соединяемых определенным образом между собой или отдельно стоящих, при этом каждое из них управляется собственным блоком управления.
Примеры существующих решений:
• Солнечная электростанция - помимо фотоэлектрических элементов включает в себя отдельно стоящие устройства такие как: контроллер заряда аккумуляторных батарей, силовой инвертер, аккумуляторные батареи и допускает подключение только солнечных батарей в качестве источника энергии. Такие системы также часто допускают подключение к внешней электросети, но основная функция в такого подключения - передача в сеть излишков энергии.
• Ветровая электростанция -конфигурируется по аналогичным принципам также как и солнечная, источником энергии выступает ветровой генератор
• Гибридные электростанции - объединяющие несколько возможных источников генерации.
• Источник бесперебойного питания (ИБП) - имеет в своем составе AC/DC инвертер, систему заряда аккумуляторных батарей, аккумуляторные батареи - основная задача ИБП обеспечить резервный запас энергии и быстрое переключение мощности на резервный аккумулятор в случае пропажи напряжения в сети.
• Устройства автоматического ввода резерва и управления запуском резервного генератора (работающего с использованием двигателя внутреннего сгорания в качестве привода генератора).
Из публикаций в открытых источниках, например интернет журнал Института Инженеров Электротехники и Электроники «IEEE Access», статья «DC Microgrid Technology: System Architectures, AC Grid Interfaces, Grounding Schemes, Power Quality,
1
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) Communication Networks, Applications, and Standardizations Aspects" Авторы: DINESH KUMAR, FIRUZ ZARE, ARINDAM GHOSH3. Дата публикации 1 июня, 2017, дата последней версии 24 июля, 2017. Digital Object Identifier 10.1109/ACCESS.2017.2705914 известны проблемы, возможности и различные методы объединения многочисленных источников генерации электроэнергии из возобновляемых источников посредством подключения их к единой шине постоянного тока в рамках микросети, при этом возможно автоматическое поддержание заданных пределов напряжения такой шины несмотря на существенные колебания напряжения непосредственно на источниках генерации.
Известна «Система электроснабжения потребителей в сетях напряжения с использованием возобновляемых и невозобновляемых источников энергии и управлением генерацией электроэнергии», патент РФ
Figure imgf000004_0001
2539875
Основными недостатками данного решения являются необходимость установки индивидуальных блоков управления у источников генерации а также необходимость синхронизации выходных параметров источников генерации для обеспечения возможности их одновременного включения в общую сеть, кроме того в составе системы отсутствует модуль хранения энергии в виде аккумуляторных батарей или подобный, что делает систему более зависимой от необходимости наличия генерации как минимум на одном из источников генерации.
Известна «Система и метод управления электроэнергией для дома», «Ноте energy Control system and controlling method thereof», патент США: US 9,543,761 B2. Система предполагает использование источников генерации возобновляемой энергии, модуля хранения энергии, нереверсивных инвертеров отдельных для передачи энергии к потребителям и для передачи энергии во внешнюю сеть. Недостатками данной системы являются то, что каждый функциональный модуль представляет из себя отдельное устройство, отсутствует возможность непосредственного подключения внешней сети к питающей сети потребителей внутри здания, в процессе обмена энергией постоянно задействована аккумуляторная батарея, что увеличивает количество циклов заряда-разряда и уменьшает ее срок службы. Также применены раздельные инвертеры для передачи энергии во внутреннюю сеть и во внешнюю сеть.
Известна «Система, устройство и метод управления энергией для приоритизации источника генерации энергии в зависимости от возможности продажи произведенной энергии», «Energy Control System, Energy Control Device and Energy Control method for prioritizing a power generation source based on the possibility of selling generated power» патент США: US 9,846,418 B2
Система предлагает подключение источников генерации таких как фотоэлектрические панели и газовый генератор на топливных элементах к единой системе управления, при этом программа управления сфокусирована в основном на обеспечении возможности продажи произведенной энергии в общую сеть. Система не предполагает наличия резервного хранения энергии в аккумуляторных батареях. Наиболее близким прототипом является «Устройство управления мощностью, метод управления мощностью, программа и система управления энергией» , "Power control apparatus, power control method, program and energy management system" патент США: US 9,853,452 B2. Данное устройство предполагает возможность подключения нескольких устройств генерации и хранения электроэнергии посредством шины постоянного тока и последующую конвертацию энергии в переменный ток для выдачи мощности потребителям или во внешнюю сеть. Недостатком данного устройства является отсутствие возможности подключения устройств генерации на стороне переменного тока, а также постоянное подключение устройства к внешней сети, что не позволяет гибко менять приоритеты подключения различных вводов от
2
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) источников генерации и аккумуляторных батарей. Также способ управления устройства предполагает управление системой с жестко заданным приоритетом только исходя из наличия и качества электроэнергии производимой одним источником генерации.
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА
Устройство (схема приведена на фиг.1 фиг.2) содержит внутри единого корпуса, соединенные между собой посредством шины постоянного тока и шины переменного тока, следующие модули: модули преобразования электроэнергии получаемой от внешних источников генерации, а именно преобразователи напряжения постоянного тока (DC/DC преобразователи) 103, 203, 105, 205; преобразователи переменного тока в постоянный (AC/DC преобразователи) 103, 203, 106, 206; реверсивные преобразователи AC/DC - один, в случае однофазного исполнения, и три в случае трехфазного исполнения 108, 208; реле переключения Sl-Sn; модули синхронизации фаз переменного тока; силовые трансформаторы; аккумуляторные батареи 102, 202; система управления зарядом аккумуляторных батарей 104, 204 микропроцессорный модуль управления 101, 201; защитные автоматы и устройства электробезопасности. Преобразователи напряжения 103, 203, 105, 205, 106, 206, оборудованы регулятором напряжения постоянного тока на стороне подключения к шине постоянного тока. Устройство имеет следующие выходы для подключения: подключение одной или более цепей фотоэлектрических элементов постоянного тока; подключение одного или более трехфазных генераторов переменного тока таких как ветровые генераторы; подключение внешнего однофазного или трехфазного генератора с собственной системой управления, такого как модульный генератор работающий от двигателя внутреннего сгорания; один или более вводы от внешней сети поставщика электроэнергии; выход постоянного тока для подключения силового нагрузочного сопротивления 107, 207; выход переменного тока для подключения основных потребителей электрической мощности объекта; устройство также может иметь или не иметь выход постоянного тока для подключения нагрузок постоянного тока потребителя с DC/DC преобразователем напряжения 209. Управление устройством осуществляется с помощью программы заложенной в микропроцессорный модуль управления 101, 201, к которому по кабелям подключены датчики электрической мощности, тока и напряжения VA1, VA2, VA3, VA4, VA5, VA6, VA7, VA8. VAn и исполнительные устройства реле переключения SI, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9. Sn.
Также к микропроцессорному модулю управления посредством внутренней шины передачи данных, подключены AC/DC и DC/DC преобразователи 103, 203, 105, 205, 106, 206, 108, 208 и система управления зарядом аккумуляторов 104, 204. Для описания схемы функционирования устройства предлагается схема однофазного исполнения устройства имеющего один ввод от внешней электросети переменного тока, один ввод постоянного тока от фотоэлектрических модулей генерации, один ввод от трехфазного генератора переменного тока - ветрового генератора, один ввод от вспомогательного генератора на основе двигателя внутреннего сгорания, один вывод в сеть переменного тока объекта для питания основных потребителей, один выход постоянного тока на нагрузочное сопротивление.
ОПИСАНИЕ СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ
Способ управления основан на выполнении циклического алгоритма (фиг.З) программы, реализуемой с помощью микропроцессорного модуля управления 101, 201, с применением гибкой системы автоматической корректировки исходных
3
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) параметров программы. В качестве исходных параметров программы пользователем задаются основные параметры такие как, но не только: приоритет входов от источников генерации и от внешней сети, приоритет работы от аккумуляторных батарей (АКБ), приоритеты вводов от источников генерации и АКБ могут задаваться гибко в зависимости от времени суток и дня недели, допустимая степень разряда АКБ, минимальные параметры электрической мощности от источников возобновляемой энергии при которых возможно их включение, возможность поставки избыточной произведенной электроэнергии в общую сеть, основные параметры себестоимости электроэнергии такие как: тарифы поставщика энергии, себестоимость электроэнергии производимой вспомогательным генератором на базе двигателя внутреннего сгорания, и т.п.
Микропроцессорный модуль 101, 201 может иметь связь с внешней компьютерной сетью и интернетом и может иметь встроенный интернет сервер. Микропроцессорный модуль 101, 201 может получать данные о прогнозе силы ветра и интенсивности солнечного излучения от внешних сервисов в сети интернет. Микропроцессорный модуль 101, 201 производит постоянный анализ и накопление статистических данных относительно профиля нагрузки потребителей и систематических приоритетов использования потребителем электроэнергии по времени суток, дням недели и месяцам в течение года, таким образом всегда известна ожидаемая средняя часовая потребность в электроэнергии на ближайшее время, в каждую единицу времени, а также ожидания относительно систематических пиковых нагрузок от потребителей.
Перед началом выполнения программного алгоритма, в систему вводятся основные исходные данные - параметры системы 302 фиг.З. В числе исходных параметров могут быть такие как, но не только: номинальная электрическая мощность основных компонентов системы - внешних устройств генерации, выходная мощность к потребителям; номинальная емкость АКБ; допустимая степень разряда АКБ, приоритеты соответствующих вводов от устройств генерации и внешней сети поставщика электроэнергии, приоритет работы от АКБ, показатели стоимости электроэнергии, возможность поставки избытков электроэнергии во внешнюю сеть, и т.п. Для упрощения описания принципа работы системы примем следующие приоритеты: Приоритет 1 - вводы от устройств собственной генерации с датчиками VA5, VA6, ... VAn; Приоритет 2 - ввод от внешней сети поставщика электроэнергии, датчик VA2; Приоритет 3 - ввод от резервного генератора на базе двигателя внутреннего сгорания. Аккумуляторные батареи имеют динамически изменяющийся приоритет в зависимости от внешней информации поступающий в микропроцессорный модуль 101, 201 из внешней компьютерной сети.
После ввода основных параметров происходит переход к выполнению программы управления 303. В рамках выполнения алгоритма управления выполняется циклический опрос данных от датчиков тока и напряжения VAl-VAn. По показаниям датчиков VAl-VAn определяется наличие и качество электроэнергии на вводах устройства.
На этапе 304 при наличии электрической мощности на датчиках VA5;VA6;VAn происходит переход к выполнению этапа 305 программы. При отсутствии таковой - к выполнению этапа 316.
На этапе 305 микропроцессор дает команду на включение реле вводов с приоритетом 1, таких как реле S5, S6, Sn - для тех вводов на соответствующих датчиках которых VA5, VA6, VAn обнаружено наличие достаточной мощности. В рамках данного этапа может быть подключено как один, так и несколько вводов, на которых имеет место генерация электроэнергии. Также происходит включение реле S8, подключения
4
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) реверсивного инвертора AC/DC, и реле S1 - подключения потребителей переменного тока. Если на момент выполнения этапа 305 указанные реле уже находились в подключенном состоянии, они остаются в таком состоянии.
Далее происходит переход к этапу 306 на котором происходит оценка электрической мощности требуемой потребителям в текущий момент времени, согласно показаниям датчика VA1 и анализу статистической информации в памяти системы управления, и сравнение потребности с текущим производством электроэнергии от источников с приоритетом 1 - датчики VA5, VA6, VAn. В случае если текущей производимой мощности недостаточно, происходит переход к этапу 316. В случае если текущей мощности достаточно, происходит переход к этапу 307. На этапе 307 осуществляется отключение источников генерации с приоритетом 2 и 3, а именно реле S2 внешней сети и реле S3 вспомогательного генератора. Также модуль управления дает команду на остановку генератора, в случае если тот работает. На этапе 308 происходит анализ уровня SOC - текущего заряда аккумуляторных батарей 102, 202. Анализируются данные поступающие от датчика VA4 и от системы управления зарядом аккумуляторов 104, 204. В случае если АКБ заряжены на 100%, происходит переход к этапу 311. В случае если АКБ требуют подзарядки, происходит переход к этапу 309. На этапе 309 система управления дает команду на включение реле S4 подключения АКБ, далее происходит переход к этапу 310. На этапе 310 происходит анализ уровня текущего заряда аккумуляторных батарей 102, 202. Анализируются данные поступающие от датчика VA4 и от системы управления зарядом аккумуляторов 104, 204. В случае если АКБ требуют дальнейшей подзарядки, происходит возврат к этапу 309. В случае если АКБ заряжены на 100%, происходит переход к этапу 311. На этапе 311 происходит отключение АКБ от шины постоянного тока путем выключения реле S4. Далее, на этапе 312 происходит сравнение электрической мощности, производимой собственными источниками генерации, с потребностью в электроэнергии на выходе к собственным потребителям. В случае если производство электроэнергии достаточно для покрытия собственных потребностей, но не более, происходит завершение данной ветви программы и переход в начало нового цикла. В случае если производство электроэнергии превышает потребности, происходит переход к этапу 313. На данном этапе проверяется возможность поставки электроэнергии в общую сеть, данное условие может являться частью исходных параметров, выбираемых пользователем на этапе 302 программы, либо поступать в модуль управления посредством каналов связи, в том числе через сеть интернет. В случае если поставка возможно, программа осуществляет переход к этапу 314, если поставка невозможна, происходит переход к этапу 315. На этапе 314 происходит включение реле S2 подключения системы к внешней сети. На этапе 315, при наличии избытка производимой электроэнергии, система управления дает команду на подключение нагрузочного сопротивления путем включения реле S7.
После выполнения этапов 314 или 315, устройство продолжает работу в установившемся режиме, до наступления изменений в программном модуле 304 или 306. При изменении состояния программных модулей 304 и 306, а именно в случае исчезновения или недостатка электрической мощности от собственных устройств генерации, происходит переход к этапу 316. На этапе 316 система проверяет наличие мощности на вводах с приоритетом «2», в частности это может быть ввод от внешней сети поставщика электроэнергии. В случае отсутствия мощности на вводах с приоритетом «2», осуществляется переход к этапу 327. В случае наличия мощности на хотя бы одном вводе с приоритетом «2», осуществляется переход к этапу 317. На данном этапе проверяется условие приоритетной работы от аккумуляторных батарей (АКБ) над вводами с приоритетом «2», данное условие может являться
5
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) частью исходных параметров, выбираемых пользователем на этапе 302 программы, либо поступать в модуль управления посредством каналов связи, в том числе через сеть интернет. Корректировка текущего приоритета АКБ согласно данным поступающим из внешних систем, может выполняться по алгоритму приведенному на Фиг.4.
В случае если на текущий момент выполнения программы приоритет подключения у ввода с приоритетом «2», программа переходит к модулю 321. В случае если на текущий момент выполнения программы приоритет подключения у АКБ, программа переходит к модулю 318. На этапе 318 происходит проверка SOC - состояния заряда АКБ. Если состояние заряда не достаточно для обеспечения устойчивой работы потребителей в течение промежутка времени, задаваемого на этапе 302 программы, происходит переход к этапу 321, если состояние заряда достаточно - переход к этапу 319. На этапе 319 происходит подключение АКБ 202, через инвертор 108, 208, к сети потребителей переменного тока, а именно включение реле SI, S4, S8 на Фиг. 1 и Фиг. 2. На последующем этапе 320 система управления отслеживает достаточность электрической мощности поставляемой от АКБ 102, 202, через инвертор 108, 208, для питания потребителей сети переменного тока. В случае если мощности достаточно, система продолжает работу от АКБ до наступления изменений в предшествующих модулях программы согласно циклу опроса датчиков. В случае если на текущий момент мощности недостаточно, программа переходит к этапу 321.
На этапе 321 происходит подключение вводов от внешней сети переменного тока с приоритетом «2» путем включения реле S2. На последующем этапе 322 программы, происходит проверка и команда на отключение вводов с приоритетом "3" и команда на остановку резервного генератора. В случае если вводы с приоритетом 1 подключены, их состояние не изменяется. На последующем этапе 323 программы управления происходит анализ уровня SOC - текущего заряда аккумуляторных батарей 102, 202. Анализируются данные поступающие от датчика VA4 и от системы управления зарядом аккумуляторов 104, 204. В случае если АКБ заряжены на 100%, система продолжает работу в установившемся режиме до наступления изменений в программном модуле 304 или 316.
В случае если АКБ требуют подзарядки, происходит переход к этапу 324. На этапе 324 система управления дает команду на включение реле S4 подключения АКБ, а также реле S1 и S8 подключения инвертора. После этого происходит переход к этапу 325. На этапе 325 происходит анализ уровня текущего заряда аккумуляторных батарей 102, 202. Анализируются данные поступающие от датчика VA4 и от системы управления зарядом аккумуляторов 104, 204. В случае если АКБ требуют дальнейшей подзарядки, происходит возврат к этапу 324. В случае если АКБ заряжены на 100%, происходит переход к этапу 326. На этапе 326 происходит отключение АКБ от шины постоянного тока путем выключения реле S4 а также отключение реле инвертора S1 и S8, но только в случае если параллельно не задействованы источники генерации подключенные к шине постоянного тока командой модуля 305, если на текущий момент они используются, реле S1 и S8 остаются включенными. После этого система продолжает работу в установившемся режиме до наступления изменений в программном модуле 304 или 316.
На этапе 327 проверяется условие приоритетной работы от аккумуляторных батарей (АКБ) над вводами с приоритетом «3», таковыми могут являться например ввод от вспомогательного генератора работающего от двигателя внутреннего сгорания, данное условие может являться частью исходных параметров, выбираемых пользователем на этапе 302 программы, либо поступать в модуль управления посредством каналов связи, в том числе через сеть интернет. Корректировка текущего приоритета АКБ согласно данным поступающим из внешних систем, может
6
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) выполняться по алгоритму приведенному на Фиг.4. по аналогии с приоритетом АКБ над вводами с приоритетом «2».
В случае если на текущий момент выполнения программы приоритет подключения у ввода с приоритетом «3», программа переходит к модулю 331. В случае если на текущий момент выполнения программы приоритет подключения у АКБ, программа переходит к модулю 328. На этапе 328 происходит проверка SOC - состояния заряда АКБ. Если состояние заряда не достаточно для обеспечения устойчивой работы потребителей в течение промежутка времени, задаваемого на этапе 302 программы, происходит переход к этапу 331, если состояние заряда достаточно - переход к этапу 329. На этапе 329 происходит подключение АКБ 102, 202, через инвертор 108, 208, к сети потребителей переменного тока, а именно включение реле SI, S4, S8 на Фиг. 1 и Фиг. 2. На последующем этапе 330 система управления отслеживает достаточность электрической мощности поставляемой от АКБ 102, 202, через инвертор 108, 208, для питания потребителей сети переменного тока. В случае если мощности достаточно, система продолжает работу от АКБ до наступления изменений в предшествующих модулях программы согласно циклу опроса датчиков. В случае если на текущий момент мощности недостаточно, программа переходит к этапу 331.
На этапе 331 происходит формирование команды на запуск резервного генератора направляемой в устройство управления резервным генератором, находящееся за пределами устройства описываемого в данном контексте, после чего происходит переход к программному модулю 332 в котором происходит ожидание запуска генератора в течение промежутка времени, задаваемого на этапе 302 настоящей программы. На последующем этапе 333 происходит проверка наличия мощности на вводах от вспомогательного генератора, по показаниям датчика VA3. При отсутствии электрической мощности на датчике VA3, происходит возврат к модулю 331 для повторной команды на запуск резервного генератора. В случае наличия электрической мощности на датчике VA3, что свидетельствует об успешном запуске генератора, происходит переход к этапу 334, на котором происходит подключение генератора к потребителям путем включения реле S3.
На последующем этапе 335 программы управления происходит анализ уровня SOC - текущего заряда аккумуляторных батарей 102, 202. Анализируются данные поступающие от датчика VA4 и от системы управления зарядом аккумуляторов 104, 204. В случае если АКБ заряжены на 100%, система продолжает работу в установившемся режиме до наступления изменений в программном модуле 304, 316 или 327.
В случае если АКБ требуют подзарядки, происходит переход к этапу 336. На этапе 336 система управления дает команду на включение реле S4 подключения АКБ, а также реле S1 и S8 подключения инвертора. После этого происходит переход к этапу 337. На этапе 337 происходит анализ уровня текущего заряда аккумуляторных батарей 102, 202. Анализируются данные поступающие от датчика VA4 и от системы управления зарядом аккумуляторов 104, 204. В случае если АКБ требуют дальнейшей подзарядки, происходит возврат к этапу 336. В случае если АКБ заряжены на 100%, происходит переход к этапу 338. На этапе 338 происходит отключение АКБ от шины постоянного тока путем выключения реле S4 а также отключение реле инвертора S1 и S8, но только в случае если параллельно не задействованы источники генерации подключенные к шине постоянного тока командой модуля 305, если на текущий момент они используются, реле S1 и S8 остаются включенными. После этого, система продолжает работу в установившемся режиме, до наступления изменений в программном модуле 304, 316 или 327.
Корректировка исходных параметров модуля 302 происходит путем сравнения ожидаемого производства электроэнергии, при помощи собственных средств
7
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) генерации, в зависимости от почасового прогноза силы ветра и солнечного излучения, получаемых из общедоступных ресурсов сети интернет, и ожидаемого расхода электроэнергии в зависимости от собственных статистических данных системы. Основным исходным параметром подлежащим корректировке по данному алгоритму является параметр «Приоритет АКБ». При корректировке данного параметра время действия приоритета АКБ по отношению к вводам с приоритетом «2» и «3», сдвигается в ту или иную сторону, в зависимости от ожидаемого производства собственной энергии. Например: мы имеем более низкий ночной тариф на электроэнергию, при этом ночью отсутствует солнечное излучение, то есть отсутствует производство электроэнергии от фотоэлементов, соответственно исходно может быть установлен более высокий приоритет ввода от внешней сети чем приоритет АКБ во время ночного периода, и система переключит ввод на внешнюю сеть. Однако, в случае применения динамической корректировки приоритета, если утром ожидается достаточное солнечное излучение для покрытия собственных потребностей в электроэнергии и зарядки АКБ, и при условии что текущего заряда АКБ достаточно для покрытия собственных потребностей в электроэнергии до начала собственного производства, приоритет может быть автоматически изменен в пользу работы от АКБ.
Время на которое будет смещено время приоритета АКБ может быть рассчитано по формуле:
Т(акб)=Р(акб)/Р(ср.ч.)
где:
Р(акб)=С(акб)*У(акб)МЗОС
где:
dSOC=SOC-SOC(min)
С - Ач, номинальная полная емкость аккумуляторных батарей
V- Вольт, напряжение батарей
SOC - %, текущее состояние заряда батарей в % от максимального
SOC(min)- %, установленный пользователем минимально допустимый уровень заряда батарей,
dSOC- располагаемый текущий интервал использования заряда батарей
Р(ср.ч), кВтч - среднее статистическое часовое потребление электроэнергии в рассматриваемый промежуток времени,
Р(акб), кВтч - располагаемая емкость аккумуляторных батарей
Т(акб) - располагаемое время работы от АКБ при текущем уровне заряда, час
Решение об изменении приоритета АКБ принимается программой в зависимости от прогнозируемого времени выхода собственных источников генерации на полную мощность и располагаемого времени работы от АКБ. Т1 - время выхода источников генерации на полную мощность, ТО- наиболее раннее допустимое время включения работы потребителей от АКБ
Т0=Т1-Т(акб)
Таким образом система может принять решение об изменении приоритета и переходе на работу от АКБ в случае если текущее время момента переключения Т(тек) находится в интервале Т0<Т(тек)<Т1
Программная функция корректировки приоритета осуществляется следующим образом: из системы более высокого уровня (интернет) поступают данные об ожидаемом уровне солнечного излучения, наружной температуры, скорости ветра в географической точке установки системы, 401 фиг. 4.; 301 фиг.З В процессорном модуле осуществляется расчет ожидаемой мощности в определенное время, и происходит определение времени выхода производства электроэнергии от собственных источников генерации на требуемый уровень производства для
8
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) покрытия собственных потребностей объекта. Далее происходит проверка уровня текущего заряда АКБ (SOC) и располагаемого заряда АКБ (dSOC), 402. В случае если заряда недостаточно, приоритет переключения остается за источником с приоритетом «2», как правило это сеть внешнего поставщика электроэнергии, и программа переходит к модулю 405. В случае если присутствует располагаемый запас энергии dSOC в АКБ, то есть dSOOO, система переходит к следующему программному модулю 403.
На этапе 403 происходит сравнение располагаемого времени работы от АКБ с необходимым временем, оставшимся до прогнозируемого выхода собственных источников генерации на требуемую мощность. Если переключение на работу от АКБ в текущий момент времени позволяет обеспечить работу системы от АКБ, до момента прогнозируемого выхода производства электроэнергии от собственных источников генерации на требуемый уровень производства электроэнергии, а именно Т0<Т(тек)<Т1, происходит переход к этапу 404 и приоритет переходит к работе от АКБ. Если же не позволяет, то происходит переход к этапу 405, и приоритет остается за внешней сетью.
ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1: Принципиальная схема устройства управления энергоснабжением объекта, оборудованного выходом переменного тока для подачи энергии потребителям и входами от следующих источников генерации: внешняя сеть, вспомогательный генератор приводимый от ДВС, солнечные панели, ветровой генератор, иные источники генерации
Фигура 2: Принципиальная схема устройства управления энергоснабжением объекта, оборудованного выходами переменного и постоянного тока для подачи энергии потребителям и входами от следующих источников генерации: внешняя сеть, вспомогательный генератор приводимый от ДВС, солнечные панели, ветровой генератор, иные источники генерации
Фигура 3: Принципиальная схема алгоритма работы способа управления подключением источников энергии
Фигура 4: Принципиальная схема алгоритма динамической корректировки приоритета подключения источников энергии
9
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26)

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ: ί. Устройство интеллектуального управления энергоснабжением сетей низкого и среднего напряжения для жилых, коммерческих и промышленных объектов предназначено для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергией по наиболее выгодной цене в каждый момент времени с использованием коммерческой электросети, источников возобновляемой энергии и резервной генерации, и представляет из себя смонтированные в едином корпусе, состоящем из одной или нескольких секций настенного или напольного исполнения, взаимосвязанные элементы управления электро-энергетической системой (модули): один или более DC/DC преобразователи, в том числе с функцией отслеживания максимальной точки мощности солнечных батарей (МРРТ); один или более AC/DC преобразователи, для подключения ветрового генератора или иных генерирующих устройств переменного тока; реверсивные DC/AC преобразователи - силовые инверторы, включающие встроенный силовой трансформатор и блок синхронизации синусоиды сети переменного тока и позволяющие осуществлять преобразование как в направлении из постоянного тока в переменный, так и из переменного тока в постоянный, в количестве соответствующем количеству фаз подключаемой к устройству электросети переменного тока, аккумуляторные батареи подключаемые к шине постоянного тока через модуль управления зарядом батарей, датчики тока и напряжения, установленные на входе каждого AC/DC и DC/DC преобразователя, на шинах постоянного и переменного тока, на входе системы заряда аккумуляторных батарей, и подключенные к контроллеру системы управления; модули AC/DC, DC/DC, DC/AC преобразователей подключены к единой шине постоянного тока через встроенные в них блоки регулирования напряжения постоянного тока для обеспечения синхронизации напряжения постоянного тока при одновременной работе нескольких устройств на единой шине постоянного тока и реле установленные в точках подключения к шине, при этом силовые инверторы - реверсивные DC/AC преобразователи, подключены также и к шине переменного тока на стороне АС, к которой, через силовые реле установленные в точках подключения к шине, подключаются потребители электроэнергии, ввод из внешней электросети, а также устройства производства электроэнергии переменного тока, такие как вспомогательный генератор переменного тока; на входах от внешней сети и устройств генерации переменного тока и на выходах из устройства к потребителям также установлены датчики тока и напряжения подключенные к контроллеру системы управления; входами устройства являются точки подключения к устройству кабелей от внешних устройств генерации постоянного и переменного тока и внешней электрической сети, выходами устройства являются точки подключения к устройству кабелей к потребителям постоянного и переменного тока, а также точка подключения внешней балластной нагрузки - нагрузочного сопротивления, при этом точка подключения внешней коммерческой электросети является как входом
10
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) устройства при работе в режиме потребления из внешней сети, так и выходом устройства при работе в режиме экспорта электроэнергии во внешнюю сеть, а в точке подключения потребителей постоянного тока установлен DC/DC преобразователь в случае если напряжение потребителя постоянного тока отличается от напряжения внутренней шины постоянного тока устройства; информационная связь между всеми модулями осуществляется посредством подключения всех перечисленных модулей через шину передачи данных к микропроцессорному блоку управления - программируемому логическому контроллеру или компьютеру, осуществляющему интеллектуальное управление и координацию работы всех перечисленных устройств на шинах постоянного и переменного тока, реализующему алгоритмы управления переключением источников и потребителей путем выдачи команд на включение силовых реле подключения каждого преобразователя, ввода внешней сети, ввода от резервного генератора и вывода к потребителям электроэнергии, а также обеспечивающему возможность подключения устройства к локальной сети передачи данных и сети интернет.
2. Устройство описанное в п.1 отличающееся тем, что вся система управления, преобразования и хранения электроэнергии расположена в едином корпусе устройства
3. Устройство описанное в п.1 отличающееся тем, что оно позволяет подключать непосредственно к устройству более одного источника генерации электроэнергии разных типов таких как фотоэлектрические элементы постоянного тока, индукционные генераторы переменного тока, прочие источники электроэнергии постоянного или переменного тока
4. Устройство описанное в п.1 отличающееся тем, что внутри устройства электроэнергия, поступающая от различных источников генерации, преобразуется в постоянный ток и накапливается в одной или более аккумуляторных батареях, подключаемых к шине постоянного тока как непосредственно, так и посредством DC/DC преобразователя
5. Устройство описанное в п.1 отличающееся тем, что на выходе из силового инвертора устройства электроэнергия преобразуется в переменный ток с напряжением и синусоидой, синхронизированными с напряжением и синусоидой внешней сети переменного тока
6. Устройство описанное в п.1 отличающееся тем, что на выходах из устройства в точках подключения потребителей переменного и постоянного тока, электрическая мощность, выдаваемая потребителям превышает мощность каждого отдельного подключенного источника генерации, путем суммирования мощности нескольких подключенных источников генерации
7. Устройство описанное в п.1 отличающееся тем, что имеет встроенный Web Server и выход в локальную компьютерную сеть или сеть интернет посредством общепринятых технологий и протоколов проводной и беспроводной связи (таких как, но не только: Ethernet, TCPIP, WiFi)
8. Способ интеллектуального управления поступающей и расходуемой электроэнергией для домов, коммерческих и производственных объектов оснащенных одним и более источниками поступления электрической энергии, в том числе возобновляемой, представляет из себя комбинацию циклических алгоритмов опроса датчиков и принятия решений о включении, выключении и объединении источников поступающей электрической мощности, и ее потребителей, путем измерения параметров тока и напряжения внешней коммерческой электросети, параметров тока и напряжения подключенных к устройству управления источников генерации
1 1
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) электроэнергии постоянного и переменного тока, уровня заряда и параметров тока и напряжения аккумуляторных батарей, текущей и прогнозируемой потребности в электроэнергии на стороне потребителей, и выполнения команд на подключение к шине постоянного тока или шине переменного тока, отдаваемых микропроцессорным модулем управления, на подключение одного или более источников электроэнергии, имеющих более высокий приоритет подключения, предварительно задаваемый пользователем, согласно себестоимости электроэнергии из конкретного источника и качества электроэнергии производимой источниками генерации в определенный отрезок времени; измерения параметров тока и напряжения на входе в систему от устройств генерации таких как, но не только, солнечные панели, ветрогенератор, вспомогательный генератор, внешняя сеть, производятся путем постоянного циклического опроса датчиков тока и напряжения; в случае если показания датчиков на входе от устройств возобновляемой энергии с высоким приоритетом подключения показывают наличие производства достаточной энергии источником, микропроцессорный модуль управления дает команду на подключение источника энергии к шине постоянного тока, а также команду на остановку резервного генератора, в случае если тот работает в данный момент, одновременно по показаниям датчиков напряжения аккумуляторных батарей и оценки их текущего уровня заряда, модуль управления принимает решение о необходимости заряда батарей, и дает команду на включение зарядного устройства в режим заряда батареи в случае такой необходимости, после этого путем опроса датчиков тока и напряжения на выходе к потребителю и сравнения их показаний с датчиками тока и напряжения на источнике возобновляемой энергии с высоким приоритетом подключения, микропроцессорный модуль управления принимает решение о достаточности энергии производимой источником генерации с учетом энергии расходуемой на заряд аккумуляторных батарей, в случае достаточности энергии от источника генерации с высоким приоритетом для покрытия текущей потребности в электроэнергии, микропроцессорный модуль управления анализирует данные о возможности экспорта электроэнергии во внешнюю сеть, эти данные либо закладываются пользователем при первоначальном запуске системы, либо поступают из внешней информационной сети более высокого уровня через локальную сеть или сеть интернет, и дает команду на отключение внешней электрической сети если нет возможности экспорта электроэнергии либо дает команду реверсивному инвертору на осуществление экспорта электроэнергии во внешнюю электрическую сеть, если экспорт в настоящий момент возможен и целесообразен; при отсутствии достаточной мощности на источниках генерации с более высоким приоритетом, процессорный модуль анализирует показания датчиков тока и напряжения источников электроэнергии со средним приоритетом, и при наличии достаточной мощности на источниках со средним приоритетом, таких как, но не только, внешняя сеть, производит подключение таких источников по алгоритму, аналогичному подключению источников с высоким приоритетом, в случае отсутствия достаточной мощности на источниках с высоким и средним приоритетом подключения, микропроцессорный модуль управления осуществляет подключение источников с низким приоритетом, таких как, резервный генератор, путем направления команды на включение источника и получения сигнала обратной связи от датчиков тока и напряжения на входе в устройство от
12
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) такого источника; реализация основного алгоритма управления динамически корректируется путем поступления в микропроцессорный модуль управления информации из внешних систем посредством локальной вычислительной сети или сети интернет, данная информация анализируется микропроцессорным модулем управления и на основе такого анализа производится корректировка приоритетов подключения различных источников, при которой приоритет одних источников электроэнергии повышается, а других источников понижается, таким образом при поступлении, например, информации о прогнозе погоды, показывающем благоприятные условия для производства требуемого количества энергии через определенный промежуток времени, микропроцессорный модуль анализирует остаточный уровень заряда батарей и прогноз потребления на промежуток времени, остающийся до начала собственного производства энергии согласно прогнозу погоды, и производит переключение потребления на аккумуляторные батареи, отключая при этом внешнюю сеть и иные источники энергии с более низким приоритетом, также в случае поступления информации из внешней информационной сети о благоприятной цене на экспортируемую энергию, при отсутствии производства энергии собственными источниками генерации с высоким приоритетом, микропроцессорный модуль управления анализирует текущее состояние заряда аккумуляторных батарей, сопоставляет потребность в электроэнергии собственных потребителей и планируемое производство энергии собственными источниками генерации согласно прогнозу погоды, и в случае превышения текущего остаточного заряда в аккумуляторных батареях над собственными потребностями в электроэнергии до момента начала производства энергии собственными источниками генерации, отдает команду на включение реверсивного AC/DC преобразователя (силового инвертора) в режим экспорта электроэнергии, при этом, посредством считывания показаний датчиков тока и напряжения на выходе силового инвертора и на вводе внешней сети происходит учет и отслеживание количества электроэнергии поставляемой во внешнюю сеть и дает команду на отключение режима экспорта электроэнергии в момент, когда остаточный заряд аккумуляторных батарей снижается до уровня минимально необходимого и достаточного для энергоснабжения собственных потребителей.
9. Способ описанный в п.8 отличающийся тем, что он предусматривает постоянный контроль наличия и качества энергии от всех вышеперечисленных источников, контроль потребности в электроэнергии от потребителей и возможность реализации избыточной электроэнергии во внешнюю сеть.
10. Способ описанный в п.8 отличающийся тем, что он обеспечивает преобразование электроэнергии поступающей от различных источников генерации в разном виде (постоянный либо переменный ток, различное напряжение) в постоянный ток одинакового напряжения, находящегося в пределах рабочего напряжения аккумуляторных батарей, а после в переменный ток с параметрами внешней сети.
11. Способ описанный в п.8 отличающийся тем, что он реализуется путем анализа основным процессором системы данных, поступающих от датчиков напряжения и тока на вводах в устройство, текущего времени суток, данных о состоянии уровня заряда аккумуляторной батареи, стоимости электроэнергии в сети поставщика на текущий момент, стоимости топлива
13
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) для резервного генератора, его мощности и расхода топлива в час, с учетом прогноза погоды из открытых источников сети интернет, и подачи команд на управляющие реле системы, в результате процессор вычисляет какой из источников энергии на настоящий момент является наиболее предпочтительным, и осуществляет переключение на этот ввод или вводы.
12. Способ описанный в п.8. Отличающийся тем, что возможно одновременное подключение нескольких источников генерации электроэнергии, при этом, в каждый момент времени, приоритет имеют наиболее экономичные источники энергии
13. Способ описанный в п.8. Отличающийся тем, что подключение дополнительных источников электроэнергии происходит автоматически по потребности в большем количестве энергии со стороны потребителя
14. Способ описанный в п.8. Отличающийся тем, что в случае превышения производства электроэнергии над ее потребностью, излишки энергии направляются в общую сеть
15. Способ описанный в п.8. Отличающийся тем, что система обладает способностью к самообучению, а именно запоминает наиболее часто повторяющиеся режимы использования и потребления электрической мощности в зависимости от дня недели и времени суток и позволяет автоматически корректировать программу подключения источников электроэнергии и генерации в зависимости от прогнозируемой потребности.
16. Способ описанный в п.8. Отличающийся тем, что приоритеты подключения тех или иных источников динамически изменяются программой, в зависимости от анализа прогноза погоды получаемого из сети интернет
14
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2019/050065 2018-05-24 2019-05-20 Устройство и способ интеллектуального управления подключением источников электроснабжения WO2019226081A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/056,792 US11031785B1 (en) 2018-05-24 2019-05-20 Device and method for intelligent control of power supply source connection
EP19808036.8A EP3806265A4 (en) 2018-05-24 2019-05-20 DEVICE AND METHOD FOR INTELLIGENT CONTROL OF POWER SOURCE CONNECTION

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018119145 2018-05-24
RU2018119145A RU2692083C1 (ru) 2018-05-24 2018-05-24 Устройство управления энергоснабжением для жилых домов, коммерческих и промышленных объектов с использованием сетевых, вспомогательных и возобновляемых источников электрической энергии и их комбинаций и способ интеллектуального управления подключением источников электроэнергии

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019226081A1 true WO2019226081A1 (ru) 2019-11-28

Family

ID=67038027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/050065 WO2019226081A1 (ru) 2018-05-24 2019-05-20 Устройство и способ интеллектуального управления подключением источников электроснабжения

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11031785B1 (ru)
EP (1) EP3806265A4 (ru)
RU (1) RU2692083C1 (ru)
WO (1) WO2019226081A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022144193A1 (en) * 2020-12-30 2022-07-07 Sma Solar Technology Ag Power converter and method for operating a power converter
EP4145663A4 (en) * 2020-05-20 2024-01-03 Huawei Technologies Co., Ltd. POWER SOURCE CONTROL METHOD AND POWER SOURCE SYSTEM

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11121527B2 (en) 2013-07-31 2021-09-14 Briggs & Stratton, Llc Meter socket adapter with integral automatic transfer switch
CN112262417B (zh) * 2018-06-14 2022-09-20 住友电气工业株式会社 无线传感器系统、无线终端设备、通信控制方法和通信控制程序
US12046947B2 (en) 2018-11-19 2024-07-23 Briggs & Stratton, Llc Standby battery-meter socket adapter
KR102178447B1 (ko) * 2018-12-13 2020-11-13 주식회사 포스코 무정전 전력 공급 마이크로그리드 시스템
EP3696930A1 (de) * 2019-02-15 2020-08-19 Siemens Aktiengesellschaft Gleichspannungsnetz mit variabler spannung
JP7089496B2 (ja) * 2019-08-20 2022-06-22 本田技研工業株式会社 車両用電源制御システム、車両用電源制御方法、およびプログラム
US12062941B2 (en) * 2021-03-04 2024-08-13 Vertiv Corporation System and method for using a UPS to dynamically control the amount of AC power received from a utility power source
RU207387U1 (ru) * 2021-07-12 2021-10-26 Ооо "Мир" Интеллектуальное устройство гарантированного электропитания на основе возобновляемых источников энергии
CN114123320A (zh) * 2021-11-22 2022-03-01 武汉奥锐通信技术有限公司 基入oplc的分布式发电系统
EP4216391A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-26 Abb Schweiz Ag Power conversion system
EP4216392A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-26 Abb Schweiz Ag Power conversion system
CN115241864B (zh) * 2022-09-20 2022-12-16 澄瑞电力科技（上海）有限公司 一种新能源船舶动力系统的并联自调节优化控制方法
WO2024077056A1 (en) * 2022-10-04 2024-04-11 Infinity X1 Llc Methods and apparatus for dynamic battery management
FR3142620A1 (fr) * 2022-11-29 2024-05-31 Hubert MARIONNEAU Armoire electrique connectee
US20240186808A1 (en) * 2022-12-05 2024-06-06 Enphase Energy, Inc. Storage system configured for use with an energy management system
CN117937698B (zh) * 2024-03-15 2024-06-18 广州市科隆节能科技有限公司 一种大功率充电电源的控制系统
CN118677112A (zh) * 2024-08-23 2024-09-20 四川川能智网实业有限公司 一种断路器控制系统及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120068534A1 (en) * 2009-11-22 2012-03-22 Yang Pan Power Supply System Including Alternative Sources-Control and Communication
US20130131876A1 (en) * 2009-11-24 2013-05-23 Koonseok Lee Network system and method of controlling network system
RU2539875C2 (ru) 2013-03-25 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ ВЭС" Система электроснабжения потребителей в сетях напряжения с использованием возобновляемых и невозобновляемых источников энергии и управлением генерацией электроэнергии
RU2588613C1 (ru) * 2015-06-22 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А," (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Ветродизельная система автономного электроснабжения
US9543761B2 (en) 2010-03-31 2017-01-10 Shenzhen Byd Auto R&D Company Limited Home energy control system and controlling method thereof
US9846418B2 (en) 2011-09-28 2017-12-19 Kyocera Corporation Energy control system, energy control device, and energy control method for prioritizing a power generation source based on the possibility of selling generated power
US9853452B2 (en) 2012-12-28 2017-12-26 Omron Corporation Power control apparatus, power control method, program, and energy management system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU113886U8 (ru) * 2011-09-01 2012-07-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное учреждение "Пограничный научно-исследовательский центр ФСБ России" Энергообеспечивающий комплекс на основе альтернативных источников энергии
US20130073104A1 (en) * 2011-09-20 2013-03-21 Maro Sciacchitano Modular intelligent energy management, storage and distribution system
US20150207316A1 (en) * 2012-08-16 2015-07-23 Robert Bosch Gmbh Dc building system with energy storage and control system
GB2508577A (en) * 2012-09-12 2014-06-11 Hybrid Energy Solutions Ltd DC power system including DC alternator and renewable energy sources
US9871379B2 (en) * 2015-02-18 2018-01-16 Cyboenergy, Inc. Smart microgrids and dual-output off-grid power inverters with DC source flexibility
FR3055172B1 (fr) * 2016-08-17 2019-08-16 Herve Mathiasin Station de recharge electrique autonome et mobile

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120068534A1 (en) * 2009-11-22 2012-03-22 Yang Pan Power Supply System Including Alternative Sources-Control and Communication
US20130131876A1 (en) * 2009-11-24 2013-05-23 Koonseok Lee Network system and method of controlling network system
US9543761B2 (en) 2010-03-31 2017-01-10 Shenzhen Byd Auto R&D Company Limited Home energy control system and controlling method thereof
US9846418B2 (en) 2011-09-28 2017-12-19 Kyocera Corporation Energy control system, energy control device, and energy control method for prioritizing a power generation source based on the possibility of selling generated power
US9853452B2 (en) 2012-12-28 2017-12-26 Omron Corporation Power control apparatus, power control method, program, and energy management system
RU2539875C2 (ru) 2013-03-25 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ ВЭС" Система электроснабжения потребителей в сетях напряжения с использованием возобновляемых и невозобновляемых источников энергии и управлением генерацией электроэнергии
RU2588613C1 (ru) * 2015-06-22 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А," (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Ветродизельная система автономного электроснабжения

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DINESH KUMARFIRUZ ZAREARINDAM GHOSH3: "DC Microgrid Technology: System Architectures, AC Grid Interfaces, Grounding Schemes, Power Quality, Communication Networks, Applications, and Standardizations Aspects", IEEE ACCESS, 1 June 2017 (2017-06-01)
See also references of EP3806265A4

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4145663A4 (en) * 2020-05-20 2024-01-03 Huawei Technologies Co., Ltd. POWER SOURCE CONTROL METHOD AND POWER SOURCE SYSTEM
US11894686B2 (en) 2020-05-20 2024-02-06 Huawei Technologies Co., Ltd. Power control method and power system
WO2022144193A1 (en) * 2020-12-30 2022-07-07 Sma Solar Technology Ag Power converter and method for operating a power converter
US11722003B2 (en) 2020-12-30 2023-08-08 Sma Solar Technology Ag Power converter and method for operating a power converter

Also Published As

Publication number Publication date
US20210203165A1 (en) 2021-07-01
EP3806265A1 (en) 2021-04-14
EP3806265A4 (en) 2022-03-09
RU2692083C1 (ru) 2019-06-21
US11031785B1 (en) 2021-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2692083C1 (ru) Устройство управления энергоснабжением для жилых домов, коммерческих и промышленных объектов с использованием сетевых, вспомогательных и возобновляемых источников электрической энергии и их комбинаций и способ интеллектуального управления подключением источников электроэнергии
US11728655B2 (en) Load management in hybrid electrical systems
EP3469685B1 (en) Method and apparatus for controlling power flow in a hybrid power system
US11757304B2 (en) Versatile site energy router
RU2475923C2 (ru) Управление энергией альтернативных источников
JP5107345B2 (ja) モジュール式エネルギー制御システム
WO2017026287A1 (ja) 制御装置、エネルギー管理装置、システム、及び制御方法
EP2509180A1 (en) Control apparatus and control method
EP2701261A1 (en) Control device, power control system, and power control method
MX2014000656A (es) Metodo y aparato para controlar un sistema hibrido de energia.
CN110176788B (zh) 蓄电系统以及蓄电装置
AU2010273752A1 (en) High speed feedback for power load reduction using a variable generator
JP2011250673A (ja) エネルギーコントローラおよび制御方法
US11693376B1 (en) Smart green power node
WO2002065611A1 (fr) Système de production d&#39;énergie à générateur entraîné par moteur
Stalling et al. Design and evaluation of a universal power router for residential applications
CN114665513A (zh) 电力系统和服务器
US10965129B2 (en) Mobile micro-grid unit and micro-grid system
JP7356922B2 (ja) 分散型電源システムおよび分散型電源装置
CA2736219A1 (en) Smart bi-directional electric energy storage and multifunction power conversion system
Thamizharasan et al. Solar PV Array Based Multi-Functional Smart EV Charger
Mindra et al. Combined peak shaving/time shifting strategy for microgrid controlled renewable energy efficiency optimization
JP7529199B2 (ja) 蓄電システム、蓄電池付き拡張機能ユニット及び拡張機能ユニット
JP7258371B2 (ja) 電力供給システム
US20240291278A1 (en) Systems and methods for microgrid energy management

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19808036

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019808036

Country of ref document: EP

Effective date: 20210111