Інтелектуальна система електропостачання з використанням джерел розосередженої генерації

Реферат: Інтелектуальна система електропостачання з використанням джерел розосередженої генерації містить систему керування, погоджуючий пристрій системи керування, погоджуючий пристрій блоків датчиків, керуючі комутатори, акумуляторні батареї, інвертор, блоки датчиків, навантаження змінної напруги. Додатково введені вітроенергетична установка, сонячна електростанція, гідроелектростанція, гідроакумулююча електростанція. Інтелектуальна система електропостачання сама керує, від якого джерела живлення проводиться комутація. UA 121738 U (12) UA 121738 U UA 121738 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електроенергетики, зокрема до системи електропостачання промислових підприємств, і призначена для забезпечення надійного електропостачання відповідальних споживачів. Відоме технічне рішення [Комплексна система електропостачання, патент UA 61679, Н02В 5/00, 7/00, бюл. № 14, 25.07.2011 р., Авдєєв І.В., Кошеленко Г.Б., Даус Ю.В., Дьяченко В.В.], суть якого полягає в тому, що в системі електропостачання, яка містить джерело живлення, лінії з'єднання, високовольтні розподільні підстанції, трансформаторну підстанцію, до виходів якої підключені електроспоживачі, лінії електропостачання, джерело живлення складається з групи вітрогенераторів, які розташовані у місцевості, яка не придатна для сільськогосподарського, промислового або культурно-оздоровчого використання та з великим вітровим потенціалом, додатково містить закритий розподільний пристрій з підвищуючими трансформаторами 20-150 кВ, розташований поблизу енергоємних промислових виробництв, лінії з'єднання між джерелом живлення та закритим розподільним пристроєм, виконані кабельними, система електропостачання підключена до мереж енергосистеми за транзитною схемою, лінії електропостачання виконані повітряними на 150 кВ, трансформаторні підстанції на 150-35 кВ виконані безпосередньо поблизу електроспоживачів, входи якої також підключені до мереж енергосистеми. Суттєвими ознаками відомого технічного рішення, які збігаються із технічним рішенням, що заявляється, є: наявність групи вітрогенераторів, електричної мережі енергосистеми, можливість віддачі генеруючих потужностей джерела живлення у енергосистему. Недоліками цього технічного рішення є: система електропостачання працює тільки в режимі генерації електричної енергії в мережу, відсутня система управління вітроенергетичною установкою, для забезпечення оптимальних електротехнічних параметрів. Відоме технічне рішення [Система автономного електропостачання споживачів, що працює на відновлювальних джерелах енергії, патент UA 93221, H02J 9/00, 5/00, бюл. № 18, 25.09.2014 р., Сінчук О.М., Сергієнко С.М. Бойко С.М. Кривоус А.О.], що має додаткове автономне джерело електричної енергії на базі вітроустановки, причому система має можливість корегувати роботу вітроустановки, як додаткового джерела живлення, на одну спільну систему електропостачання насосної станції кар'єру, в результаті аварійної ситуації насосна станція живиться від магістральної електромережі, система, при необхідності, може підключати та відключати певну кількість насосів, з метою регулювання навантаження та ефективної роботи насосної станції, що зумовлює підвищення надійності електропостачання насосної станції і підвищує ефективність роботи вітроенергетичного комплексу. Суттєвими ознаками відомого технічного рішення, які збігаються із технічним рішенням, що заявляється, є: наявність додаткових джерел електричної енергії, які можуть працювати автономно, контроль параметрів мережі, використання вітроенергетичного комплексу для електропостачання споживачів. Недоліками цього технічного рішення є: пристрій працює тільки в режимі генерації електричної енергії в енергетичну мережу, не має можливості регулювання потужності навантаження, що збільшує втрати потужності. Відоме технічне рішення [Система автономного електропостачання споживачів, що працює на відновлювальних джерелах енергії, патент UA 93101, Н02J 9/00, 3/38, бюл. № 18, 25.09.2014 р., Сінчук О.М., Сергієнко С.А., Бойко С.М.], що працює на відновлювальних джерелах енергії, який складається з незалежних відновлювальних джерел живлення, блока акумуляторних батарей, блока комутації, виходи блоків джерел електричної енергії змінної і постійної напруги з'єднані із входами блока акумуляторних батарей, кількість яких в системі будь-яка, але не менше двох, через блок комутації, таким чином, що зарядження акумуляторних батарей може здійснюватися як від усіх джерел електричної енергії одночасно, так і від одного джерела електричної енергії почергово, вихід відновлювального джерела електричної енергії змінної напруги з'єднаний також з корисним навантаженням змінної напруги, корисне навантаження постійної напруги під'єднане до блока акумуляторних батарей, корисне навантаження змінної напруги під'єднане до блока акумуляторних батарей. Суттєвими ознаками відомого технічного рішення, які збігаються із технічним рішенням, що заявляється, є: наявність незалежних джерел живлення, які працюють на одне навантаження, наявність блока акумуляторних батарей. Недоліком цього технічного рішення є: немає можливості резервного живлення систем електропостачання від мережі. Відоме технічне рішення прийнято за прототип, завдяки наявності у ньому більшої кількості спільних ознак із пристроєм, що заявляється. 1 UA 121738 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В основу корисної моделі поставлено задачу розробки пристрою інтелектуальної системи електропостачання з використанням розосередженої генерації шляхом під'єднання сонячної електростанції, вітроенергетичної станції, гідроелектростанції та гідроакумулюючої станції до системи електропостачання підприємства, система керування відсилає сигнал на погоджуючий пристрій системи керування, який проводить комутацію керованих комутаторів та підключає активного споживача до шини локальної системи електропостачання або до мережі. Інтелектуальна система націлена на мінімізацію витрат та дозволяє вибирати, яке джерело живлення буде використовуватись після комутації зменшення втрат енергії в мережах електропостачання через використання власної генерації, споживачі отримують можливість вибирати постачальників енергії (власна генерація, мережа), а також її варіантів енергії "зелена" енергія - від нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії (НВДЕ), енергія від традиційних джерел. Електрична енергія не віддається в мережу, а споживається споживачами, а при дефіциті енергії енергія береться із мережі. Інтелектуальна система має можливість самостійно вибирати споживачів та керувати їхніми режимами роботи. Поставлена задача вирішується тим, що в інтелектуальну систему електропостачання з використанням джерел розосередженої генерації, що містить систему керування, погоджуючий пристрій системи керування, погоджуючий пристрій блоків датчиків, керуючі комутатори, акумуляторні батареї, інвертор, блоки датчиків, навантаження змінної напруги, згідно з корисною моделлю, введені вітроенергетичні установки, які під'єднані через шину локальної системи електропостачання до активного споживача через погоджуючий пристрій системи керування, сонячна електростанція під'єднана через шину локальної системи електропостачання до активного споживача, гідроелектростанція під'єднана через шину локальної системи електропостачання до активного споживача, гідроакумулююча електростанція під'єднана через шину локальної системи електропостачання енергії до активного споживача, мережа під'єднана до активного споживача через керовані комутатори, блок погоджуючого пристрою блоків датчиків з'єднаний з системою керування, система керування з'єднана з погоджуючим пристроєм системи керування, вихід сонячної електростанції під'єднаний до першого входу інвертора та до блока заряду акумуляторної батареї, який з'єднаний з блоком акумуляторних батарей, вихід блока заряду акумуляторної батареї з'єднаний з блоком акумуляторних батарей, вихід блока акумуляторної батареї з'єднаний з системою діагностики акумулятора, також з'єднаний з другим входом інвертора, вихід блока інвертора з'єднаний з четвертим трансформатором, вихід вітроенергетичної станції з'єднаний із входами першого трансформатора, вихід першого трансформатора під'єднаний до шини локальної системи електропостачання, вихід гідроелектростанції з'єднаний із входом другого трансформатора, який під'єднаний до шини локальної системи електропостачання, вихід гідроакумулюючої електростанції з'єднаний із входами третього трансформатора, який під'єднаний до шини локальної системи електропостачання, виходи блоків першого, другого, третього та четвертого трансформатора через шину локальної системи електропостачання під'єднані до перших входів блоків першого, третього та п'ятого керованих комутаторів, вихід блока першого керуючого комутатора з'єднаний з входом першого блока датчиків, вихід блока з'єднаний з входом блока першого активного споживача, вихід блока першого активного споживача з'єднаний з входом другого блока датчиків, вихід другого блока датчиків з'єднаний з входом блока керуючого комутатора, вихід блока третього керуючого комутатора з'єднаний з входом третього блока датчиків, вихід третього блока датчиків з'єднаний з входом блока другого активного споживача, вихід блока другого активного споживача з'єднаний з входом четвертого блока датчиків, вихід четвертого блока датчиків з'єднаний з входом блока п'ятого керуючого комутатора, вихід блока п'ятого керуючого комутатора з'єднаний з входом п'ятого блока датчиків, вихід п'ятого блока датчиків з'єднаний з входом блока третього активного споживача, вихід блока третього активного споживача з'єднаний з входом шостого блока датчиків, вихід шостого блока датчиків з'єднаний з входом блока шостого керуючого комутатора, виходи блоків другого, четвертого та шостого керуючих комутаторів, які підключені до входу блока мережі через шину локальної системи електропостачання, вихід блока системи діагностики акумулятора з'єднаний з першим входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід п'ятого блока датчиків з'єднаний з другим входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід третього блока датчиків з'єднаний з третім входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід першого блока датчиків з'єднаний з четвертим входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід другого блока датчиків з'єднаний з п'ятим входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід шостого блока датчиків з'єднаний з шостим входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід четвертого блока датчиків з'єднаний з сьомим входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід блока погоджуючого пристрою блока датчиків з'єднаний з 2 UA 121738 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 входом блока системи керування електропостачанням, система керування може самостійно вибирати споживачів та керувати перекомутацією обладнання для під'єднання та від'єднання споживача до джерела живлення, вихід блока системи керування електропостачанням з'єднаний з входом блока погоджуючого пристрою системи керування, перший вихід блока погоджуючого пристрою системи керування з'єднаний з входом блока першого керуючого комутатора, другий вихід блока погоджуючого пристрою системи керування з'єднаний з входом блока третього керуючого комутатора, третій вихід блока погоджуючого пристрою системи керування з'єднаний з входом блока п'ятого керуючого комутатора, четвертий вихід блока погоджуючого пристрою системи керування з'єднаний з входом блока другого керуючого комутатора, п'ятий вихід блока погоджуючого пристрою системи керування з'єднаний з входом блока четвертого керуючого комутатора, шостий вихід блока погоджуючого пристрою системи керування з'єднаний з входом блока шостого керуючого комутатора. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображена структурна схема, де: 1 - сонячна електростанція; 2 - вітроенергетична станція; 3 - гідроелектростанція; 4 гідроакумулююча електростанція; 5 - перший трансформатор; 6 - другий трансформатор; 7 третій трансформатор; 8 - система діагностики акумулятора; 9 - блок акумуляторних батарей; 10 - блок заряду акумуляторної батареї; 11 - інвертор; 12 - четвертий трансформатор; 13 погоджуючий пристрій блоків датчиків; 14 - система керування електропостачання; 15 погоджуючий пристрій системи керування електропостачання; 16 - перший керуючий комутатор; 17 - перший блок датчиків; 18 - перший активний споживач; 19 - другий блок датчиків; 20 другий керуючий комутатор; 21 - третій керуючий комутатор; 22 - третій блок датчиків; 23 другий активний споживач; 24 - четвертий блок датчиків; 25 - четвертий керуючий комутатор; 26 - мережа; 27 - п'ятий керуючий комутатор; 28 - п'ятий блок датчиків; 29 - третій активний споживач; 30 - п'ятий блок датчиків; 31 - шостий керуючий комутатор. Пристрій працює наступним чином. Електрична енергія, яка згенерована сонячною електростанцією (1), передається на спільну шину локальної системи електропостачання промислового підприємства через керовані комутатори (16), (21), (27). Сонячна електростанція (1) під'єднана до першого входу інвертора(11), а також з'єднана через блок заряду акумуляторної батареї (10), який під'єднаний до блока акумуляторної батареї (9). До блока акумуляторної батареї (9) під'єднаний блок системи діагностики акумуляторною батареєю (8), який з'єднаний з погоджуючим пристроєм блоків датчиків (13). Вихід блока акумуляторної батареї (9) з'єднаний з другим входом інвертора (11), який перетворює електричну енергію із постійного струму на електричну енергію змінного струму. Інвертор (11) з'єднаний з четвертим трансформатором (12), який під'єднаний на спільну шину локальної системи електропостачання промислових підприємств. Електрична енергія згенерована вітроенергетичною станцією (2), до якої під'єднаний перший трансформатор (5). Перший трансформатор (5) під'єднується на спільну шину локальної системи електропостачання промислового підприємства, який призначений для узгодження рівня напруги, який заданий шиною локальної системи електропостачання промислового підприємства. Перший трансформатор (5) передає електричну енергію на шину локальної системи електропостачання через керовані комутатори (16), (21), (27). Згенерована енергія гідроелектростанцією (3), до якої під'єднаний другий трансформатор (6). Другий трансформатор (6) під'єднується на шину локальної системи електропостачання промислового підприємства, який призначений для узгодження рівня напруги, який заданий спільною шиною локальної системи електропостачання промислового підприємства. Другий трансформатор (6) передає електричну енергію на спільну шину локальної системи електропостачання через керовані комутатори (16), (21), (27). Згенерована енергія гідроакумулюючою електростанцією (4), до якої під'єднаний третій трансформатор (7). Третій трансформатор (7) під'єднується на спільну шину локальної системи електропостачання промислового підприємства, який призначений для узгодження рівня напруги, який заданий спільною шиною локальної системи електропостачання промислового підприємства. Третій трансформатор (7) передає електричну енергію на спільну шину локальної системи електропостачання через керовані комутатори (16), (21), (27). Електрична енергія із спільної шини локальної системи електропостачання промислових підприємств розподіляється по активним споживачам (18), (23), (29) через керовані комутатори (16), (21), (27). Блоки датчиків (17), (19), (22), (24), (28), (30), які контролюють параметри струму, напруги та які знаходяться по обидва боки від активного споживача. 3 UA 121738 U 5 10 15 20 25 Керований сигнал із блоків датчиків (8), (17), (19), (22), (24), (28), (30), передається на погоджуючий пристрій блоків датчиків (13), який перетворює дані з датчиків в сигнал і передає сигнал на систему керування електропостачанням (14). Керований сигнал із системи керування (14) передається на погоджуючий пристрій системи керування (15), який формує сигнал і передає сигнал на один із керованих комутаторів (16), (20), (21), (25), (27), (31). Навантаження через керовані комутатори (20), (25), (31) під'єднано до мережі (26) та через керовані комутатори (16), (21), (27), а також під'єднано до шини локальної системи електропостачання промислових підприємств. Мережа (26) під'єднується до активних споживачів (18), (23), (29) через керовані комутатори (20), (25), (31). Якщо відбуваються аварійний режим, то блок (14) подає керуючий сигнал на блок погоджуючого пристрою системи керування (15), який відправляє сигнал на комутацію блока керованого комутатора для підключення мережі (26), і живлення блоків (18), (23), (29) відбувається від блока (26). Якщо відбувається дефіцит генерованої потужності, то блок (14) подає керований сигнал на блок погоджуючого пристрою системи керування (15), який відсилає сигнал на керовані комутатори (20), (25), (31), та відбувається підключення блока мережі (26). Після усунення аварійного режиму блок (14) подає керований сигнал на блок (15) для підключення блоків (18), (23), (29), тобто відбувається повернення до нормального режиму роботи. Система має можливість регулювати роботу джерел електричної енергії як додаткових джерел живлення, на одну спільну систему електропостачання промислового підприємства, в результаті аварійної ситуації живлення відбувається від магістральної електромережі, система при необхідності може підключати та відключати певну кількість споживачів, з метою регулювання навантаження та ефективної роботи, що зумовлює підвищення надійності електропостачання і підвищує ефективність роботи комплексу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 55 60 Інтелектуальна система електропостачання з використанням джерел розосередженої генерації, що містить систему керування, погоджуючий пристрій системи керування, погоджуючий пристрій блоків датчиків, керуючі комутатори, акумуляторні батареї, інвертор, блоки датчиків, навантаження змінної напруги, яка відрізняється тим, що введено вітроенергетичні установки, які під'єднані через шину локальної системи електропостачання до активного споживача через погоджуючий пристрій системи керування, сонячна електростанція під'єднана через шину локальної системи електропостачання до активного споживача, гідроелектростанція під'єднана через шину локальної системи електропостачання до активного споживача, гідроакумулююча електростанція під'єднана через шину локальної системи електропостачання енергії до активного споживача, мережа під'єднана до активного споживача через керовані комутатори, блок погоджуючого пристрою блоків датчиків з'єднаний з системою керування, система керування з'єднана з погоджуючим пристроєм системи керування, вихід сонячної електростанції під'єднаний до першого входу інвертора та до блока заряду акумуляторної батареї, який з'єднаний з блоком акумуляторних батарей, вихід блока заряду акумуляторної батареї з'єднаний з блоком акумуляторних батарей, вихід блока акумуляторної батареї з'єднаний з системою діагностики акумулятора, також з'єднаний з другим входом інвертора, вихід блока інвертора з'єднаний з четвертим трансформатором, вихід вітроенергетичної станції з'єднаний із входами першого трансформатора, вихід першого трансформатора під'єднаний до шини локальної системи електропостачання, вихід гідроелектростанції з'єднаний з входом другого трансформатора, який під'єднаний до шини локальної системи електропостачання, вихід гідроакумулюючої електростанції з'єднаний з входами третього трансформатора, який під'єднаний до шини локальної системи електропостачання, виходи блоків першого, другого, третього та четвертого трансформатора через шину локальної системи електропостачання під'єднані до перших входів блоків першого, третього та п'ятого керованих комутаторів, вихід блока першого керуючого комутатора з'єднаний з входом першого блока датчиків, вихід блока з'єднаний з входом блока першого активного споживача, вихід блока першого активного споживача з'єднаний з входом другого блока датчиків, вихід другого блока датчиків з'єднаний з входом блока керуючого комутатора, вихід блока третього керуючого комутатора з'єднаний з входом третього блока датчиків, вихід третього блока датчиків з'єднаний з входом блока другого активного споживача, вихід блока другого активного споживача з'єднаний з входом четвертого блока датчиків, вихід четвертого блока датчиків з'єднаний з входом блока п'ятого керуючого 4 UA 121738 U 5 10 15 20 25 комутатора, вихід блока п'ятого керуючого комутатора з'єднаний з входом п'ятого блока датчиків, вихід п'ятого блока датчиків з'єднаний з входом блока третього активного споживача, вихід блока третього активного споживача з'єднаний з входом шостого блока датчиків, вихід шостого блока датчиків з'єднаний з входом блока шостого керуючого комутатора, виходи блоків другого, четвертого та шостого керуючих комутаторів, які підключені до входу блока мережі через шину локальної системи електропостачання, вихід блока системи діагностики акумулятора з'єднаний з першим входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід п'ятого блока датчиків з'єднаний з другим входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід третього блока датчиків з'єднаний з третім входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід першого блока датчиків з'єднаний з четвертим входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід другого блока датчиків з'єднаний з п'ятим входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід шостого блока датчиків з'єднаний з шостим входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід четвертого блока датчиків з'єднаний з сьомим входом погоджуючого пристрою блока датчиків, вихід блока погоджуючого пристрою блока датчиків з'єднаний з входом блока системи керування електропостачанням, система керування може самостійно вибирати споживачів та керувати перекомутацією обладнання для під'єднання та від'єднання споживача до джерела живлення, вихід блока системи керування електропостачанням з'єднаний з входом блока погоджуючого пристрою системи керування, перший вихід блока погоджуючого пристрою системи керування з'єднаний з входом блока першого керуючого комутатора, другий вихід блока погоджуючого пристрою системи керування з'єднаний з входом блока третього керуючого комутатора, третій вихід блока погоджуючого пристрою системи керування з'єднаний з входом блока п'ятого керуючого комутатора, четвертий вихід блока погоджуючого пристрою системи керування з'єднаний з входом блока другого керуючого комутатора, п'ятий вихід блока погоджуючого пристрою системи керування з'єднаний з входом блока четвертого керуючого комутатора, шостий вихід блока погоджуючого пристрою системи керування з'єднаний з входом блока шостого керуючого комутатора. Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5