Способ выравнивания графика нагрузки и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 983885 Союз СоветскихСоцмапистмчесиииРеспублик(22) Заявлено 30,03,81 (2) ) 3266549/24-07 с присоединением заявки РЙОпубликовано 23.12.82. Бюллетень Мв 47Дата опубликования описания 23.12.82 аа делам изобретений н втнрмтнй(54) СПОСОБ ВЫРАВНИВАНИЯ ГРАФИКА НАГРУЗКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ния теплоты, 11 . Способ и устройство относятся к стабилизации нагрузки в распределительных электрических сетях и могут найти применение на потребительских подстанциях для выравнивания графика нагрузки и резервирования электроснабжения.Известен способ аккумулирования теплоты с целью уплотнения суточных графиков нагрузки электрических сетей) согласно которому электроприемники тепловых нужд,для которых возможно введение принудительного режима электропьтребления в течение суток отключают от электрических сетей на несколько часов в сутки, а потребность в тепловой энергии во время отключения покрывают за счет предварительного аккумулироваНедостатком этого способа являетсяиспользование внепиковой электроэнергиитолько в виде тепловой энергии, поэтомув данном случае вопрос резервированияэлектроснабжения ответственных потребителей на случай исчезновения напряжения сети не решается.Наиболее близким к предлагаемому.по технической сущности является способ, согласно которому выравнивание 5 графика нагрузки осуществляют путемподзаряда аккумуляторных батарей принебольших нагрузках и используют накопленную энергию при пиковых нагрузках в дополнение к энергии силовой сети. В течение одного цикла работы поданному способу происходит глубокийразряд накопителя и его последующийзаряд, Поэтому при исчезновении напряжения сети в момент завершения глубокого разряда накопителя потребитель полностью обесточивается. Еще одним недостатком является сосредоточенность всехаккумуляторных батарей в одном накопигютеле, так как неполадки в нем могутпривести к временному прекращению работы всей системы 23.Цель изобретения - повышение надежности электроснабжения и экономичности3 98388использования накопителя электроэнергии.Указанная цель достигается, тем, чтосогласно способу выравнивания графиканагрузки путем накопления электроэнергии в период минимума нагрузки и отдачи накопленной энергии в сеть в периодмаксимума нагрузки через накопитель,.накопленную энергию разделяют, на неоколькоуровнейпутемделениянакопителяна 10несколько групп, минимальное число которыхдве, а максимальное равно числу мак. симумов нагрузки в сутки, в период ми-нимума нагрузки все группы накопителявключают в режим заряда с постоянным 1значением суммарного тока заряда," приодном максимуме нагрузки в сети, приего наступлении вьщают энергию в сетьначиная с первой группы накопителя, приэтом контролируют заряд этой группы и 20при его уменьшении до допустимого уровня выдают энергию в сеть от второй группы накопителя, а первую переводят в режим заряда, при этом ток заряда выбираютменьше тока разряда, и так продолжа- уют в течение всего максимума нагрузкидо разряда последней группы накопителя,при нескольких, известных заранее, максимумах нагрузки, при наступлении каждого максимума энергию в сеть вьщаютот соответствуюшей этому максимумугруппы накопителя, после чего ставят еев режим заряда до нового наступленияданного максимума, при полном исчезновении напряжения сети производят поочередный разряд всех групп накопителя всеть,В устройстве для осуществления предложенного способа, содержащем сеть трехфазного переменного тока, источник за 40рядного тока, подключенный входом к се-:ти через силовые контакты первого мшънитного пускателя, катушка которого подключена к сети через кнопку управления,параллельно замыкающему контакту которой подключен замыкающий контакт45первого магнитного пускателя,преобразовательный блок, подключенный входомк сетичерез силовые контакты второгомагнитного пускателя, первую и вторуюаккумуляторные батареи, подключенныесоответственно к источнику зарядноготока через контакты первого и второгозарядного конкактора, к первому входупреобразовательного блока одними полюсами через силовой контакт и силовойраэвязываюший диод, а другими полюсами ко второму входу преобразовательногоблока через силовой контакт соответствен 5 фно первого и второго разрядного конты- тора, блок контроля нагрузки, состоящий из трансформатора тока, к которому подключено реле максимального тока иФ блок управления, блок управления выполнен в виде катушек первого и второго зарядного контакторов, катушек первого и второго разрядиого коитактора, катушки второго магнитного пускателя, первого и второго реле контроля напряжения разряда и реле минимального напряжения, причем катушки первого и второго зарядного контактора каждая через соответствующий размыкающий вспомогатель ный контакт первого и второго разряд/ного контактора подключены параллельно катушке первого магнитного пускателяпервое и второе реле контроля напряжения разряда одними выводами подключенык точкам соединения соответствующихсиловых контактов разрядных контакторов и развязывающих силовых диодов, аобъединенными вторыми выводами - квторому входу преобразовательного блока, первый вывод реле минимального напряжения подключен через два развязывающих диода к первым одноименнымполюсам аккумуляторных батарей, второйвывод через два развязывающих диодак двум другим полюсам аккумуляторныхбатарей, первый вывод реле минимального напряжения через соединенные параллельно первый размукаюший вспомогательный контакт первого магнитного пускателя и первый замыкающий контакт релемаксимального тока связан с первым выводом катушки второго магнитного пускателя, первым выводом катушки первогоразрядного контактора и, через размыкающий контакт первого реле контроля напряжения разряда - с первым выводомкатушки второго разрядного контактора,второй вывод которой через размыкающий с выдержкой времени контакт второго реле контроля напряжения разрядасвязан со вторым выводом Катушки первого разрядного контактора, через размыкающий контакт реле минимальногонапряжения - с вторым выводом катушки второго магнитного пускателя, и через соединенные параллельно второй раэ.мыкающий вспомогательный контакт первого магнитного пускателя и второй замыкающий контакт реле максимальноготока -, с вторым выводом катушки релеминимального напряжения. На фиг, 1 представлена схема устройства выравнивания графика нагрузки; нафиг. 2 - схема резервирования электро-снабжения.Устройство содержит зарядный источник тока 1, аккумуляторные батареи 2и 3, преобразовательную установку 4.Элементы схемы управления зарядом:.кнопка управления 5, магнитный пускатель 6 с главными контактами 7 и. сблок-контактами нормально разомкнутым8 и нормально замкнутыми 9 и 10, 10контакторы 11 и 12 с главными контактами 13 и 14 и две шины 15. Элементы схемы управления разряДом: матнитный пускатель 16 и главными контактами 17, контакторы 18 и 19 с главными контактами 20 .и 21 и нормальнозамкнутыми блок-контактами 22 и 23,диоды 24-29, реле 30 минимальногонапряжения с нормально разомкнутымконтактом 31, реле 32. и 33 контроля 20напряжения разряда с нормально замкнутым контактом 34 и с нормально замкнутым контактом с выдержкой временина размыкание 35, шины 36, элементыконтроля нагрузки сети 37 трансформа- г 5тор 38 тока и реле 39 максимальноготока с нормально разомкнутыми контак тами 40 и 41,Рассмотрим работу устройства в следующих режимах, 30Выравнивание графика с одним пикомнагрузки в сутки,Нажатием на кнопку 5 управления"Пуск" магнитный пускатель 6 и контакторы 11 и 12 схемы управления зарядом подключаются к двум фазам сети 37,При этом главные контакты 7 магнитного пускателя 6 подключают зарядныйисточник тока 1 в сеть 37, а главныеконтакты 13 и 14 контакторсв 11 и 12,40. соединяют аккумуляторные батареи 2 и3 с шинами 15, Блок-контакт 8 магнитного пускателя 6 блокирует кнопку управления 5 "Пуск и установится процессзаряда аккумуляторных батарей 2 и 3.Реле 30 минимального напряжения призначениях напряжения между общими точ-,ками диодов 24, 25 и 26, 27 равныхминимальному значению напряжения, докоторого можно разряжать аккумуляторные батареи 2 и 3, срабатывает и,замыкая контакт 31, подготавливает магнитный пускатель 16 к работе, Реле 39максимального тока, подключенное ковторичной обмотке трансформатора тока38, контролирует нагрузку сети 37 и55при превышении гока нагрузки, заданногоустановкой значения (пик нагрузки), срабатывает, и контактами 40 и 41 подклю" 5 983885 6чает схему управления разрядом к общим точкам диодов 24, 25 и 26, 27Последние имеют назначение не допускатьпоявления уравнительных токов иэ-завозможной разности напряжений аккумуляторных батарей 2 и 3. Контакторы 18и 19 и магнитный пускатель 16 срабатывает, и главными контактами 20 и 21подключают аккумуляторные батареи 2 и3 к реле 32 и 33 контроля напряженияразряда и к шинам 36, а главные контакты 17 подключают к сети 37 преобразовательную установку 4. Репе 32срабатывает и его контакт .34 разрываетцепь контактора 19. Нормально замкнутый контакт 23 контактора 19 возвраща:ется в исходное состояние и замыкаетцепь контактора 12, который главнымиконтактами 14 переводит аккумуляторную батарею 3 снова в режим заряда.Аккумуляторная батарея 2 остается подключенной к шинам 36 преобразовательной установки 4 и переходит в режимразряда. В процессе разряда напряжениеаккумуляторной батареи 2 снижается и:при уменьшении его величины до заданного .значения, ниже которого нецелесообразно их разряжать, отключается реле32, и его нормально замкнутый контакт34 замыкает цепь контактора 19. Последний главными контактами 21, подключая аккумуляторную батарею 3 к реле33 контроля напряжения разряда и к шинам 36 преобразовательной установки 4переводит ее в режим разряда в сеть37. Контакт 35 реле 33 по истечениивремени выдержки разрывает цепь контактора 18, который главными контакта-,мн 20 отключает аккумуляторную батарею 2 от шин 36 и контактом 22 замыкает цепь контактора 11. Контакты13 койтактора 11 переводят аккумуляторную батарею 2 в режим заряда, Такая .последовательность включений позволяет переключиться от одной аккумуляторной батареи к другой, не нарушаянепрерывности отдаваемой преобразователем 4 мощности в сеть 37,При снижении нагрузки сети 37 нижезначения установки реле максимальноготока 39 последний отпускает контакты40 и 41, что снимает напряжение аккумуляторных батарей 2 и 3 от схемы управления разрядом, и магнитный пускатель 16 главными контактами 17 отключает преобразовательную установку 4 отфсети 37, контактор 19 главными контактами 21 отключает аккумуляторную батарею 3 от шины 36. Контакт 23 кон 7 983тактора 19 замыкает цепь контактора12, который главными контактами 14переводит аккумуляторную батарею 3в режим заряда. Диоды 28 и 29 исключают ложное срабатывание реле 32 и 33 бот напряжения шин 36.Выравнивание : графика с двумя пиками нагрузки в сутки,При двух и более пиках нагрузки всутки на каждыйпик выбирается отдель 10ная группа в накопителе. В предлагаемойна фиг, 1 схеме устройства каждая группа аккумуляторной батареи в данном случае выравнивает один пик нагрузки в сутки, так как в схеме две группы аккумуляторных батарей, они выравнивают двапика нагрузки в сутки. Отличие в принципе работы устройства заключается втом, что первая группа аккумуляторнойбатареи 2 не может перейти в режим 20разряда, когда наступает второй пик. Таккак при первом пике он полностью разрядился и к моменту наступления второгопика не успевает полностью зарчдиться,поэтому реле ЗЗ контроля напряжения 25разряда не срабмъвает и своим нормально замкнутым контактом 35 вынуждаетаккумуляторную батарею 3 перейти в режим разряда. В остальном принцип работы.устройства не отличается от описанного З 0принципа его работы.Режим резервирования электроснабжения,С исчезновением напряжения в сети37 элементы схемы управления зарядоммагнитный пускатель 6 и контакторы 11и 12 обесточиваются и переводят своиконтакты 7, 8, 9, 13 и 14 в исходноесостояние, т.е. зарядный источник токаотключается от сети 37 и прекращаетсярежим заряда аккумуляторных батарей2 и 3. Контакты 8 и 9 магнитного пускателя 6 подключают схему управленияразрядом к общим точкам диодов 24,25 и 26, 27, При этом аккумуляторныебатареи 2 и 3, начиная с первой группы,разряжаются в сеть 37. Если исчезновение напряжения сети произошло, когдаеще аккумуляторные батареи 2 и 3 неуспели зарядиться до уровня, чтобы реле32 и 33 контроля напряжения разрядасрабатывали, то обе группы аккумуляторных батаей окажутся подключенными кшинам 36 преобразовательной установки4 и будут разряжаться в сеть 37, Приуменьшении напряжения аккумуляторныхбатарей 2 и 3 до заданного значения,определяемого уставкой реле минимального напряжения 30, последний, отпуская 885 8контакт 31, разрывает цепь магйитного пускателя 16. Последний главными контактами 17 отключает преобразовательную установку 4 от сети 37 и прекращает разряд аккумуляторных батарей 2 и 3. При появлении напряжения в сети 37 нажатием на кнопку 5 управления "Пуск устройство может быть включено в режим выравнивания графика нагрузки.Использование предложенного способа для выоавнивания графика нагрузки по сравнению с известным приводит к экономии емкости накопителя и обеспечивает резерв энергии на случай исчезновения напряжения сети при самом неблагоприятном случае,ф о р м у л а и з.о б р е т е н и я1. Способ выравнивания графика нагрузки путем накопления электроэнергиив период минимума нагрузкиотдачинакопленной энергии в сеть в периодмаксимума нагрузки через накопитель,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности электроснабжения и экономичности использования накопителя электроэнергии, накопленную энергию разделяют на несколькоуровней путем деления накопителя нанесколько групп, минимальное число которых две, а максимальноеравно числумаксимумов нагрузки в сутки, в периодминимума нагрузки все группы накопителя включают в режим заряда с постоянным значением суммарного тока заряда,при одном максимуме нагрузки в сетипри его наступлении выдают энергию всеть, начиная с первой группы накопителя, при этом контролируют заряд этойгруппы и при его уменьшении до допустимого уровня выдают энергию в сеть отвторой группы накопителя, а первую переводят в режим заряда, при этом токзаряда выбирают меньше тока разряда, итак продолжают в течение всего максимума нагрузки до разряда последней группы накопителя, при нескольких, известных заранее максимумах нагрузки, принаступлении каждого максимума энергиюв сеть выдают от соответствующей этому максимуму группы накопителя,после чего ставят ее в режим за ряда до нового наступления данногомаксимума, при полном исчезновениинапряжения сети производят поочередный разряд всех групп накопителяв сеть,9 98382. Устройство для осуществления спо соба по п, 1, содержащее сеть трехфазного переменного тока, источник зарядного тока, подключенный входом к сети через силовые контакты первого магнич ного пускателя, катушка котор .го подключена к сети через кнопку управления, ,параллельно замыкающему контакту которой подкаочен замыкающий контакт первого магнитного пускателя, преобразо о вательный блок, подключенный выходом к сети через силовые контакты второго магнитного пускателя, первую и вторую аккумуляторные батареи, подключенные соответственно к источнику зарядноготока через контакты первого и второго зарядного контактора, к первому входу преобразовательного блока одними полюсами через силовой контакт и силовой развязывающий диод, а другими полюсами 20 к другому входу преобразовательногоблока через силовой контакт соответственно первого и второго разрядногоконтактора, блок контроля нагрузки, состоящий из трансформатора тока, к которому под- у 5 ключено реле максимально тока и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежнос- ти электроснабжения и экономичности использования аккумуляторных батарей, блок управления выполнен в виде катушек первого и второго зарядного контакторов, катушек первого и второго разрядного контакторов, катушки второго магнитного пускателя, первого и второго реле контроля напряжения разряда и реле минимального напряжения, причем катушки первого и второго зарядного контактора каждая через соответствующий размыкающий вспомогательный контакт первого 4, и второго разрядного контактора подключены параллельно катушке первого магнитного пускателя,.первое и второе реле контроля напряжения разряда одними выводами подключены к точ 85 10кам соединения соответствующих силовых кЬнтактов разрядных кьнтакторов иразвязывающих силовых диодов, а обьединенными вторыми выводами - к второму входу преобразовательного блока,первый вывод реле минимального напряжения подключен через два развязывающих диода к двумдругим полюсамаккумуляторных батарей, первый вывод реле мини-мального напряжения через соединенныепараллельно первый размыкающий контактреле максимального тока связан с первым выводом катушки второго магнитного пускателя, первым выводом катушкипервого разрядного контактора и, черезразмыкающий контакт первого реле контроля напряжения разряда - с первымвыводом катушки второго разрядногоконтактора, второй вывод которой черезразмыкающий с выдержкой времени контакт второго реле контроля напряженияразряда связан со вторым выводом катушки первого разрядного контактора,через размыкающий контакт реле минимального напряжения - с вторым выводомкатушки второго магнитного пускателя,.и через соединенные параллельно второй.размыкающий вспомогательный контактпервого магнитного пускателя и второйзамыкающий контакт реле максимальноготока - с вторым выводом катушки релеминимального напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Методические рекомендации дляоценки возможностей использования внепиковой электроэнергии в теплоустановках с аккумулированием теплоты. М.,ВИЭСХф 1977, с. 9.2 Перспективы применения аккумуля,торных батарей в качестве источников пиковой мощности в энергосистемах США,Приложение журнала - Электрическиестанции, энергохозяйство за рубежомф,1977,2, с, 22-27./67 Тираж 669 ВНИИПИ Государственнпо делам изобретений 113035 Москва, Ж,ноеР 4/5 л. Проектная илиал ППП " нт", г. Ужго едактор А. Шанд Подпискомитета СССоткрытийушская наб