RU2690008C1 - System and method of switching an electrical system to a backup power supply in case of power failure - Google Patents
System and method of switching an electrical system to a backup power supply in case of power failure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690008C1 RU2690008C1 RU2017109161A RU2017109161A RU2690008C1 RU 2690008 C1 RU2690008 C1 RU 2690008C1 RU 2017109161 A RU2017109161 A RU 2017109161A RU 2017109161 A RU2017109161 A RU 2017109161A RU 2690008 C1 RU2690008 C1 RU 2690008C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- switch
- local
- source
- specified
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 16
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 19
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 9
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000013479 data entry Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- 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
- H02J9/08—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 requiring starting of a prime-mover
-
- 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
- H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
- H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
-
- 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
- H02J13/00002—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 monitoring
-
- 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
-
- H02J13/0006—
-
- 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
- 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
- H02J13/00004—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 the power network being locally controlled
-
- 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
- H02J13/00034—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 an electric power substation
-
- 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
-
- 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
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/10—The network having a local or delimited stationary reach
- H02J2310/12—The local stationary network supplying a household or a building
-
- 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
- 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
- Y04S20/20—End-user application control systems
-
- 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
- Y04S20/20—End-user application control systems
- Y04S20/248—UPS systems or standby or emergency generators
Abstract
Description
Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross reference to related applications
Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на изобретение США № 62/045,864, поданной 04.09.214 и включенной в настоящую заявку посредством ссылки.This application claims the priority of the provisional application for the invention of US No. 62 / 045,864, filed on 04.09.214 and incorporated into this application by reference.
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится в целом к электрораспределительным системам, а в частности, к системе и способу переключения энергосистемы, например, коммунальной энергосистемы, на местный генерирующий источник питания при нарушении энергоснабжения от основного источника питания общего пользования, без использования устройства автоматического переключения нагрузки на резервный источник питания или другого аналогичного устройства.The present invention relates generally to electrical distribution systems, and in particular, to a system and method for switching a power system, for example, a utility power system, to a local generating power source in the event of a power failure from the main power source for general use, without using an automatic load switching device to a backup power source. or other similar device.
Уровень техникиThe level of technology
Система распределенного электропитания, которую иногда именуют местным генерирующим источником или местным источником питания, представляет собой механизм производства электроэнергии малой мощности, используемый для создания резервного или оптимизированного традиционного устройства энергоснабжения. Системы распределенного электропитания содержат, например, по меньшей мере, фотоэлектрические (PV) модули (соединенные с преобразователями постоянного тока в переменный ток), ветряные энергетические установки (соединенные с преобразователями постоянного тока в переменный ток), энергетические установки, работающие на природном газе, резервные генераторы, накопители энергии, и источники бесперебойного питания.A distributed power supply system, sometimes referred to as a local generating source or local power source, is a low-power power generation mechanism used to create a backup or optimized traditional power supply device. Distributed power systems contain, for example, at least photovoltaic (PV) modules (connected to direct current converters to alternating current), wind power plants (connected to direct current converters to alternating current), natural gas power plants, backup generators, energy storage, and uninterruptible power supplies.
При установке PV модулей, генераторов и/или других, рассмотренных выше, местных генерирующих источников питания на постоянное место, например в здании, отсутствует возможность производства электроэнергии при нарушении энергоснабжения, если только они не отключены от местной энергосети. Такое ограничение используют для предотвращения рекуперации энергии, вырабатываемой местным генерирующим источником питания, в электрическую сеть при нарушении энергоснабжения, т.е. условия, представляющего угрозу для рабочих, обслуживающих эту электрическую сеть. When installing PV modules, generators and / or other local generating power sources discussed above, for example, in a building, there is no possibility of generating electricity in the event of a power failure unless they are disconnected from the local power grid. This restriction is used to prevent the recovery of energy generated by the local generating power source into the electrical network in the event of a power failure, i.e. conditions that pose a threat to workers serving this electrical network.
Как правило, для решения этой задачи используют систему 100 (фиг. 1) и устройство автоматического переключения нагрузки на резервный источник питания (ATS), обеспечивая безопасный переход к использованию местного генерирующего источника питания при нарушении энергоснабжения. Как известно в данной области техники, ATS - это электрический переключатель, обеспечивающий переключение нагрузки между двумя источниками питания. Как показано на фиг. 1, система 100 включает в себя источник 105 питания общего пользования, счетчик 110 расхода электроэнергии, и узел 115 нагрузки, соединенный со счетчиком 110 расхода электроэнергии, для получения питания от источника 105 питания общего пользования. Узел 115 нагрузки состоит из множества стандартных автоматических выключателей, включая стандартный главный автоматический выключатель 120, множества стандартных автоматических выключателей 125 ответвлений, и стандартного автоматического выключателя 130 местного источника питания (Local Energy Resource, LER) (представляющего собой стандартный автоматический выключатель, соединенный с местным генерирующим источником питания, который будет рассмотрен ниже). Как показано на фиг. 1, стандартные выключатели 125A и 125B ответвлений соединены с и обеспечивают защиту множества "некритических" нагрузок 130 (т.е. определенных заранее нагрузок, к которым не будет подводиться резервное питание при нарушении энергоснабжения). Другой стандартный выключатель ответвлений, обозначенный как 125C, соединен с ATS 135 (или, как вариант, с другим переключающим устройством, например, ручным переключателем). Выходной сигнал ATS 135 поступает на вспомогательный пульт 140, который, в свою очередь, питает, множество определенных "критических" нагрузок 145 (т.е. определенных заранее нагрузок, к которым будет подводиться резервное питание при нарушении энергоснабжения). Кроме того, система 100 содержит местный генерирующий источник 150 питания, которым может служить, например, по меньшей мере, PV модуль, соединенный с преобразователем, или любой другой соответствующий источник распределенного электропитания. Выходной сигнал местного генерирующего источника 150 питания поступает на ATS 135 и на разъединитель 155 сети. Таким образом, ATS 135 имеет два входа: для выходного сигнала стандартного выключателя 125C ответвлений и выходного сигнала местного генерирующего источника 150 питания, а также для одного выходного сигнала, который избирательно поступает на один из этих двух входов.As a rule, to solve this problem, the system 100 (Fig. 1) and the automatic transfer device to the backup power source (ATS) are used, ensuring a safe transition to the use of a local generating power source in the event of a power failure. As is known in the art, ATS is an electrical switch that switches the load between two power sources. As shown in FIG. 1, the
В нормальных условиях эксплуатации, при отсутствии аварии источника 105 питания общего пользования, устройство 135 автоматического переключения нагрузки на резервный источник питания выполнено таким образом, что входной сигнал от стандартного выключателя 125 ответвлений суммируется с выходным сигналом, поступающим на вспомогательный пульт 140. Кроме того, при таких нормальных условиях, разъединитель 155 сети находится в замкнутом положении, обеспечивая подачу энергии от местного генерирующего источника 150 питания обратно к источнику 105 питания общего пользования. При нарушении энергоснабжения от источника 105 питания общего пользования, разъединитель 155 сети принимает разомкнутое положение и отсоединяет местный генерирующий источник 150 питания от узла 115 нагрузки и источника 105 питания общего пользования, обеспечивая, таким образом, защиту рабочих, обслуживающих местную энергосеть. При размыкании разъединителя 155 сети устройство 135 автоматического переключения нагрузки на резервный источник питания обеспечивает переключение на схему, в которой входной сигнал, полученный от местного генерирующего источника 150 питания, суммируется с выходным сигналом, поступающим на вспомогательный пульт 140. В результате, при нарушении энергоснабжения, выбранные критические нагрузки 145 могут получать питание от местного генерирующего источника 150 питания.Under normal operating conditions, in the absence of a common
Несмотря на эффективность рассмотренной выше системы 100, она создает дополнительные расходы и обеспечивает сложность коммунальной электрической системы. Кроме того, система 100 ограничена выбором заранее размера и схемы, в зависимости от заданных характеристик нагрузки, а именно характеристик отдельных, заранее определенных нагрузок, получающих, при нарушении энергоснабжения, питание от местного генерирующего источника 150. Следует понимать, что при этом исключается какая-либо гибкость при выборе нагрузок, получающих питание от местного генерирующего источника 150.Despite the effectiveness of the
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
В одном примере осуществления изобретения предложено устройство для управления электрической системой. Устройство содержит главный выключатель, выполненный с возможностью соединения с источником питания общего пользования, выключатель местного источника питания, выполненный с возможностью соединения с местным генерирующим источником питания, множество выключателей ответвлений, каждый из которых соединен, по меньшей мере, с одной нагрузкой, а также компонент управления. Компонент управления выполнен таким образом, что при нарушении энергоснабжения от источника питания общего пользования: он обеспечивает размыкание главного выключателя; определяет, по меньшей мере, один выключатель ответвлений, на который будет подаваться резервное питание от местного генерирующего источника питания; обеспечивает замыкание, по меньшей мере, одного определенного выключателя ответвлений и включение местного генерирующего источника питания. In one embodiment of the invention, a device is proposed for controlling an electrical system. The device contains a main switch, configured to connect to a public power source, a local power switch, configured to connect to a local generating power source, a plurality of tap switches, each of which is connected to at least one load, and a component management. The control component is designed in such a way that in the event of a power failure from a public power source: it ensures that the main switch is opened; determines at least one tap-off switch to which backup power will be supplied from the local generating power source; ensures the closure of at least one particular switch of branches and the inclusion of a local generating power source.
В другом примере осуществления изобретения, предложен способ управления электрической системой, содержащей главный выключатель, который входит в состав узла нагрузки и соединен с источником питания общего пользования, выключатель местного источника питания, который также входит в состав узла нагрузки и соединен с местным генерирующим источником питания, а также множество выключателей ответвлений, входящих в состав узла нагрузки, каждый из которых соединен, по меньшей мере, с одной нагрузкой. Способ состоит в том, что при нарушении энергоснабжения узла нагрузки от источника питания общего пользования размыкают главный выключатель путем подачи на него первого коммуникативного сообщения, определяют, по меньшей мере, один выключатель ответвлений, получающий резервное питание от местного генерирующего источника питания, замыкают, по меньшей мере, один определенный выключатель ответвлений путем подачи второго коммуникативного сообщения на выключатели ответвлений, не получающие резервного питания, а также включают местный генерирующий источник питания путем подачи на него третьего коммуникативного сообщения. In another embodiment of the invention, a method is proposed for controlling an electrical system comprising a main switch, which is included in the load node and is connected to a public power source, a switch of the local power source, which is also part of the load node and is connected to a local generating power source, as well as a plurality of branching switches included in the load node, each of which is connected to at least one load. The method consists in the fact that in case of a power failure of the load node from the public power source, the main switch is opened by supplying the first communication message to it, the at least one tap switch receiving backup power from the local generating power source is closed, at least At least one particular branch switch by submitting a second communication message to branch switches that do not receive backup power, and also includes the local gene Serial power source by submitting a third communication message to it.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Для более полного понимания сущности настоящего изобретения ниже приведено подробное описание предпочтительных примеров осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:For a more complete understanding of the essence of the present invention, a detailed description of preferred embodiments of the invention is given below with reference to the accompanying drawings, in which:
на фиг. 1 показана принципиальная схема известной системы, в которой использовано устройство автоматического переключения нагрузки на резервный источник питания, обеспечивающее, при нарушении энергоснабжения, безопасный переход к использованию местного генерирующего источника питания; in fig. 1 shows a schematic diagram of a known system in which a device for automatically switching the load to a backup power source is used, ensuring, in the event of a power failure, a safe transition to the use of a local generating power source;
на фиг. 2 показана принципиальная схема системы, которая при нарушении энергоснабжения обеспечивает безопасный переход к использованию местного генерирующего источника питания, согласно примеру осуществления настоящего изобретения;in fig. 2 is a schematic diagram of a system that, in the event of a power failure, ensures a safe transition to the use of a local generating power source, in accordance with an embodiment of the present invention;
на фиг. 3 показана структурная схема, иллюстрирующая способы управления системой, изображенной на фиг. 2, согласно примеру осуществления настоящего изобретения;in fig. 3 is a block diagram illustrating methods for controlling the system shown in FIG. 2, according to an embodiment of the present invention;
на фиг. 4-7 показаны чертежи типового выключателя, используемого для реализации устройства, изображенного на фиг. 2, и способа, изображенного на фиг. 3. in fig. 4-7 show drawings of a typical switch used to implement the device shown in FIG. 2, and the method shown in FIG. 3
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Если явно не указано иное, то встречающиеся в настоящем описании фразы, характеризующие направление, например, левый, правый, вперед, назад, верхний, нижний и их производные, относятся к ориентации элементов, показанных на чертежах, и не являются ограничительными признаками формулы изобретения.Unless explicitly stated otherwise, the phrases characterizing the direction in the present description, for example, left, right, forward, backward, upper, lower, and their derivatives, refer to the orientation of the elements shown in the drawings and are not restrictive.
Для целей настоящего изобретения, термин "множество" подразумевает один или целое число большее одного (т.е. несколько).For the purposes of the present invention, the term "plurality" means one or an integer greater than one (i.e., several).
Для целей настоящего изобретения, утверждение, что, по меньшей мере, два элемента "соединены" между собой подразумевает, что элементы соединены друг с другом непосредственно, или, по меньшей мере, через один промежуточный элемент. For the purposes of the present invention, the statement that at least two elements are "connected" with each other implies that the elements are connected to each other directly, or through at least one intermediate element.
Для целей настоящего изобретения, под термином "компонент" понимают объект, относящийся к компьютеру, например, аппаратное оборудование, сочетание аппаратных и программных средств, программный продукт или исполняемое программное обеспечение. Например, компонентом может служить, помимо прочего, выполняемая процессором операция, сам процессор, объект, исполняемая программа, поток вычислений, программа и/или компьютер. В качестве примера компонентом может служить приложение, исполняемое процессором или сервером, либо сам процессор или сервер. По меньшей мере, один компонент может быть включен в процесс или поток вычислений; компонент может быть размещен на одном компьютере/процессоре и/или распределен между двумя или более компьютерами/процессорами. For the purposes of the present invention, the term "component" means an object related to a computer, for example, hardware, a combination of hardware and software, a software product, or executable software. For example, a component may be, among other things, the operation performed by the processor, the processor itself, the object, the executable program, the computing stream, the program and / or the computer. As an example, a component can be an application executed by a processor or server, or the processor itself or a server. At least one component can be included in a process or a computation flow; A component can be placed on one computer / processor and / or distributed between two or more computers / processors.
На фиг. 2 показана электрораспределительная система 200 согласно одному неограничительному примеру осуществления настоящего изобретения. Согласно подробному описанию, система 200 включает в себя комплекс управляемых (а в примере осуществления изобретения еще и измерительных) выключателей, включая главный выключатель и комплект выключателей ответвлений, расположенных за главным выключателем. В системе 200 реализован способ управления (который показан и подробно рассмотрен на фиг. 3), обеспечивающий, при нарушении энергоснабжения, безопасный ввод в эксплуатацию местного генерирующего источника питания, в частности, например, PV модуля, соединенного с преобразователем, без использования ATS, например ATS 135, изображенного на фиг. 1, или аналогичного коммутирующего устройства. Как подробно рассмотрено в примере осуществления изобретения, согласно предложенному способу при нарушении энергоснабжения от источника питания, отсоединяют группу нагрузок, соединенную с местной энергосетью, обеспечивают безопасный ввод в эксплуатацию на необходимый срок местного генерирующего источника питания, согласовывают нагрузку с мощностью местного генерирующего источника питания, и обеспечивают безопасное восстановление сетевого питания при восстановлении энергоснабжения. Для согласования нагрузки с мощностью, генерируемой местным источником питания, при реализации способа используют компонент управления, обеспечивающий управление нагрузкой (т.е. соединение нагрузки с местным генерирующим источником питания путем замыкания соответствующих выключателей), таким образом, что нагрузка не превышает фактической мощности местного генерирующего источника питания. В некоторых случаях при реализации способа может быть использована синхронизация множества местных генерирующих источников питания при их наличии и/или синхронизация по фазе с сетевой мощностью для плавной или "blinkless" (мгновенной) передачи мощности. Согласно подробному описанию, реализацию этого способа управления обеспечивают посредством непосредственного управления выключателями в системе 200, а не за счет использования традиционного механизма переключения, например, ATS. Размыкание главного выключателя обеспечивает возможность отсоединения от сети группы нагрузок, соединенной с местной энергосетью, а замыкание и размыкание множества выключателей разветвлений обеспечивает уравнивание нагрузки для согласования с мощностью местного генерирующего источника питания. Другими словами, можно обеспечить управление потребляемой мощностью нагрузки, таким образом, чтобы она не превышала мощности местного генерирующего источника питания. На практике, система 200 выполнена с возможностью динамичного определения мощности, вырабатываемой местным источником питания (местным генерирующим источником 245 питания рассматриваемым в настоящем описании) и последующей координации с другими выключателями (выключателями 230 ответвлений, рассматриваемыми в настоящем описании) для обеспечения замыкания только тех выключателей, которые получают питание от местного генерирующего источника питания без перегрузки.FIG. 2 illustrates an
В неограничительном примере осуществления настоящего изобретения каждый управляемый выключатель, используемый в рассматриваемой системе 200, представляет собой выключатель 400 цепи автомата по продажи электроэнергии, подробное описание которого приведено в заявках на патент США №№ 2014/0211345 и 2014/0214218, права на которые принадлежат патентообладателю настоящего изобретения, а описания включены в настоящую заявку посредством ссылки во всей их полноте. Однако следует понимать, что выключатель 400 цепи автомата по продажи электроэнергии использован в системе 200 исключительно в иллюстративных целях и не является ограничительным признаком, поскольку возможно также использование управляемых выключателей другого типа. Например, по меньшей мере, один управляемый выключатель, используемый в системе 200, может представлять собой выключатель со встроенной логикой, описание которого приведено в заявке на патент США № 14/264,409, озаглавленной “Микросеть, выполненная с возможностью определения режима перегрузки и принятия соответствующих корректирующих действий”, права на которую принадлежат патентообладателю настоящей заявки на изобретение и которая включена в настоящую заявку посредством ссылки, или выключатель с дистанционным управлением, имеющий вторую пару разъемных контактов, соединенных последовательно с главными разъемными контактами (см. например описания патентов США №№ 5,301,083; 5,373,411; 6,477,022; и 6,507,255). In the non-limiting embodiment of the present invention, each controlled switch used in the
На фиг. 4 схематично показан типовой выключатель 400 цепи автомата по продажи электроэнергии, который обладает следующими четырьмя функциональными возможностями: (1) защита цепи, в т.ч. защита традиционной термомагнитной цепи, защита от короткого замыкания, защита от перегрузки, защита от замыканий на землю, защита от дуговых коротких замыканий, и/или другие виды необходимых защит; FIG. 4 schematically shows a
(2) учет энергопотребления в сетях ответвлений, в т.ч. учет электроэнергии, производимой сетью электропитания (±0,2%) и показаний с привязкой ко времени; (2) energy metering in branch networks, incl. metering of electricity produced by the power supply network (± 0.2%) and readings with reference to time;
(3) дистанционное управление управляемыми контактами, в т.ч. релейное управление замыканием/размыканием, независимо от размыкающего механизма выключателя;(3) remote control of managed contacts, incl. relay control closing / opening, regardless of the opening mechanism of the switch;
(4) проводные и/или беспроводные системы связи, в т.ч. обеспечивающие возможность передачи и приема управляющей информации и информации о состоянии датчика, дублирование систем связи при нарушении энергоснабжения и, дополнительно, средства/сигналы управления нагрузкой, обеспечивающие контроль за подключенными нагрузками конкретного типа (например, выключатель устройства питания электротранспортного средства (EVSE), обеспечивающий прямую зарядку электротранспортного средства (EV), HVAC выключатель, обеспечивающий непосредственное и независимое управление вентилятором, компрессором и нагревательным элементом путем замыкания и размыкания контуров или путем низковольтной передачи сигналов, по существу, исключающий необходимость использования регулирующего термостата, а также выключатель освещения, обладающий способностью регулирования яркости; рассматриваемый в настоящем описании выключатель 240 местного источника питания служит другим примером использования средств управления нагрузкой, обеспечивающих включение и отключение, по мере необходимости, местного генерирующего источника питания). В примере осуществления настоящего изобретения, контроль за выполнением функций (2)-(4) обеспечивается микроконтроллером 401, которым может служить, например, по меньшей мере, микропроцессор или любое другое соответствующее устройство для обработки данных. Кроме того, несмотря на то, что в примере осуществления настоящего изобретения микроконтроллер 401 не осуществляет контроля за выполнением функции (1), следует понимать, что в других примерах осуществления изобретения микроконтроллер 401 может осуществлять контроль за выполнением функции (1). Также, в рассматриваемом примере осуществления изобретения, выключатель 400 цепи автомата по продажи электроэнергии имеет управляемый микропроцессором 401 индикатор (обозначенный (5)), отображающий информацию, например, относительно неисправных состояний и/или тока, проходящего через выключатель 400 цепи автомата по продажи электроэнергии.(4) wired and / or wireless communication systems, incl. providing the ability to transmit and receive control information and information about the sensor status, duplication of communication systems in the event of a power failure, and, additionally, load control tools / signals that control the connected loads of a particular type (for example, an electric vehicle power supply switch (EVSE) that provides direct electric vehicle charging (EV), HVAC switch, providing direct and independent control of the fan, compressor and heat element by closing and opening circuits or by low-voltage signal transmission, essentially eliminating the need for a regulating thermostat, as well as a light switch that has the ability to control brightness; the
Прежде чем приступить к подробному описанию отдельных элементов или операций системы 200 согласно примеру осуществления настоящего изобретения, необходимо рассмотреть приведенное ниже, со ссылкой на фиг. 5, 6 и 7, подробное описание выключателя 400 цепи автомата по продажи электроэнергии в соответствии с заявками на патент США №№ 2014/0211345 и 2014/0214218. Before proceeding with a detailed description of the individual elements or operations of the
Выключатель 400 цепи автомата по продажи электроэнергии может выставлять потребителям счета за потребляемую через него электроэнергию. Например, в функциональном блоке измерений 402 (фиг. 5) используют логическую схему 404 (фиг. 5 и 6), обеспечивающую сохранение показаний с привязкой ко времени 406 в длительно хранимой базе данных 408 в запоминающем устройстве 410. Функциональный блок измерений 402 и логическая схема 404 расположены внутри корпуса выключателя 400 цепи автомата по продажи электроэнергии. Значения энергии 406 при определенных временных метках могут быть "отмечены" как принадлежащие группе отдельных потребителей, что обеспечивает доставку электроэнергии каждому конкретному потребителю из этой группы. Например, при подключенной электрической нагрузке 412 (показанной на чертеже штрих-пунктирной линией), энергия может быть направлена соответствующим образом в определенную сеть электропитания (например, в электрическую нагрузку 412 (показанную на фиг. 5 штрихпунктирной линией) через входы 414,416).The
При готовности источника питания, например, энергосистемы 418 общего пользования (показанной на фиг. 5 и 6 штрихпунктирной линией), обеспечивающего подачу питания на силовой контакт 420 выключателя, (например, от линии под напряжением или токопроводящей шины (не показана) и нейтральный вывод 422 (например, на нейтральную шину (не показана)) приборной панели или узла нагрузки (не показан), выставить счет потребителю, он может выполнить это действие различными способами через систему связи, проходящую через порт расширения 424 (фиг. 6), или, в некоторых случаях, через встроенный беспроводной интерфейс (например, по меньшей мере, Wi-Fi; BlueTooth). Одним из примеров способа могут служить "показания“ полной энергии в момент их снятия с главного выключателя (не показан, но который может быть, по существу, таким же или подобным выключателю 400, за исключением наличия относительно большого значения номинального тока) соответствующей приборной панели или узла нагрузки (не показан). Значение "показания" сравнивают со значением "показания", например, предыдущего месяца, и выставляют счет на оплату разницы между этими показаниями.When a power source is available, for example, a public power system 418 (shown in FIGS. 5 and 6 by a dash-dotted line) providing power to the breaker power contact 420 (for example, from a live line or conductive bus (not shown) and a neutral terminal 422 (for example, to a neutral bus (not shown)) of the dashboard or load node (not shown), bill the consumer, he can perform this action in various ways through the communication system passing through expansion port 424 (Fig. 6), or, of some through the built-in wireless interface (for example, at least Wi-Fi; BlueTooth). One example of the method is the “indication” of the total energy at the moment of their removal from the main switch (not shown, but which can be essentially the same or similar to the
Как вариант, энергосистема 418 общего пользования может загрузить базу 408 данных каждого выключателя, например, 400, в ее полноте, запросить значения 406 энергии, если это уместно, а затем загрузить соответствующую структуру тарифов, используя временные метки, дополнительные схемы, и некоторые метки распределения. Alternatively, the
На фиг. 5-7 приведен пример управляемого выключателя 400 цепи автомата по продажи электроэнергии, который, как будет рассмотрено ниже, может содержать дополнительный носитель информации и/или множество различных модулей расширения 426. FIG. 5-7 is an example of a controlled
Со ссылкой на фиг. 5, типовой выключатель 400 цепи автомата по продажи электроэнергии может содержать множество дополнительных модулей 426 расширения. Электрическая цепь переменного тока, проходящая через выключатель 400 цепи автомата по продажи электроэнергии от источника 418 питания к нагрузке 412, содержит функциональный блок 428 термомагнитной защиты, функциональный блок 402 измерений и управляемые разъемные контакты 430. Преобразователь 432 переменного напряжения в постоянное обеспечивает подачу мощности постоянного тока, например, в логическую схему 404 и цепь 434 связи. Как вариант, источник 432 постоянного тока может быть расположен снаружи выключателя 400 цепи автомата по продажи электроэнергии и обеспечивает подачу на него мощности постоянного тока. Множество дополнительных модулей 426 расширения могут обеспечить выполнение специальной логической функции и/или функции ввода - вывода и образуют цепь 436 связи. Дополнительные функции 438,440 программного обеспечения дистанционного управления могут, в некоторых случаях, обеспечивать связь с цепями 434,436 связи. Referring to FIG. 5, a
На фиг. 6 более подробно рассмотрен типовой выключатель 400 цепи автомата по продажи электроэнергии, содержащий внешний ручной привод 442, взаимодействующий с функциональным блоком 428 термомагнитного отключения, обеспечивая размыкание, замыкание и/или возврат в исходное положение соответствующих разъемных контактов 429 (фиг. 7), ОК индикатор (индикатор подтверждения ввода данных) 444, управляемый логической схемой 404, а также кнопку 446 test/reset, обеспечивающую ввод данных в логическую схему 404. FIG. 6 shows in more detail a
В этом примере, присутствуют линия под напряжением и нейтраль (нейтральный провод), проходящие через выключатель 400 цепи автомата по продажи электроэнергии, а также соответствующие датчики 448,449 тока, датчики 450,451 напряжения, и разъемные контакты 430A, 430B каждой электрической линии или силового проводника. На вход схемы 452 измерения мощности функционального блока 402 измерений поступают данные датчиков 448,449 тока и датчиков 450,451 напряжения, а на выходе получают соответствующие значения мощности, поступающие в логическую схему 404, функция 454 таймер/часы которой обеспечивает ввод соответствующих значений 406 энергии с меткой времени в базу 408 данных запоминающего устройства 410. Датчики 448,449 тока могут иметь последовательное соединение с соответствующими разъемными контактами 430A, 430B и могут быть выполнены в виде трансформаторов тока, соединенных с питающим проводами, или в виде других соответствующих устройств для измерения тока. Датчики 450,451 напряжения 450,451 могут быть соединены с соответствующими питающими проводами, иметь последовательное соединение с соответствующими разъемными контактами 430A, 430B, и могут быть выполнены в виде трансформаторов напряжения или других соответствующих устройств для измерения напряжения. In this example, there is a live line and neutral (neutral wire) passing through the
На фиг. 7 показана однолинейная схема типового выключателя 400 цепи автомата по продажи электроэнергии. Несмотря на наличие одной фазы (например, линии под напряжением и нейтрали (нейтрального провода)), настоящее изобретение применимо к выключателям цепи автомата по продажи электроэнергии, имеющим любое количество фаз или полюсов. Линию под напряжением получают посредством неразъемного соединения 420 с токопроводящей шиной (не показана). Электрический ток проходит через первый отключающий элемент 429 функционального блока 428 термомагнитной защиты от перегрузки и далее, через группу управляемых разъемных контактов 430 (в данном примере показана только одна группа контактов линии под напряжением), к выводу нагрузки 414. Первый трансформатор тока (СТ) 448 обеспечивает возможность измерения тока и обнаружения короткого замыкания на землю с помощью уставок, настраиваемых на расцепление. Путь обратного тока от нагрузки 412 (фиг. 5) проходит от вывода 416 нейтрали нагрузки обратно к нейтральному выводу 422, обеспечивающему электрическое соединение, например, с нейтральной шиной приборной панели или узла нагрузки (не показана). Второй трансформатор тока 449 обеспечивает возможность измерения тока и обнаружения короткого замыкания на землю с помощью уставок, настраиваемых на расцепление. Выводы трансформаторов тока 448,449 являются входами логической схемы 404, которая управляет разъемными контактами 430. Источник питания 432 получает питание от линии под напряжением и нейтрального провода. Цепь связи логической схемы 434 также подведена к месту подключения 456 системы связи порта расширения 424 (фиг. 6).FIG. 7 shows a single-line diagram of an
Ниже со ссылкой на фиг. 2 приведено описание элементов системы 200 согласно неограничительному примеру осуществления настоящего изобретения. Система 200 включает в себя источник 205 питания общего пользования, соединенный со счетчиком 210 расхода электроэнергии. Соединение узла 215 нагрузки с выходом счетчика 210 расхода электроэнергии обеспечивает возможность получения питания от местной энергосети источника 205 питания общего пользования. Узел 215 нагрузки состоит из главного выключателя 220, соединенного со счетчиком 210 расхода электроэнергии. В других примерах осуществления изобретения, счетчик 210 расхода электроэнергии может быть исключен, а узел 215 нагрузки соединен непосредственно с источником 205 питания общего пользования. Как будет показано ниже, в любых таких примерах осуществления изобретения, функция измерения может вместо этого обеспечиваться главным выключателем 220.Below with reference to FIG. 2, a description is given of the elements of the
Кроме того, узел 215 нагрузки содержит главную систему шин 225 и множество, соединенных с ней, выключателей 230 ответвлений. Как показано на фиг. 2, каждый выключатель 230 ответвлений соединен с соответствующей нагрузкой или нагрузками 235. В показанном примере осуществления, узел 215 нагрузки обеспечивает питание специализированных цепей, т.е. каждый выключатель 230 ответвлений обеспечивает питание и соединен с одной нагрузкой 235 (однако, каждая нагрузка 235 не обязательно является специализированной цепью). Следует, однако, понимать, что это приведено исключительно для примера, и в пределах объема настоящего изобретения могут использоваться другие схемы, содержащие неспециализированные цепи и/или сочетание специализированных и неспециализированных цепей. Кроме того, узел 215 нагрузки содержит выключатель 240 местного источника питания, соединенный с местным генерирующим источником 245 питания. Местным генерирующим источником 245 питания может служить распределенный источник питания любого типа, например, по меньшей мере, распределенный источник питания, в котором использованы PV модуль, генератор, ветряной двигатель, турбина, использующая природный газ или аккумуляторная батарея.In addition, the
В приведенном неограничительном примере осуществления настоящего изобретения в качестве главного выключателя 220, выключателей 230 ответвлений, и выключателя 240 местного источника питания выбраны выключатели 400 цепи автомата по продажи электроэнергии, подробное описание которых приведено в другом месте настоящего документа. Таким образом, согласно настоящему описанию каждый из этих выключателей обладает функцией защиты, функцией измерений в сетях ответвлений, функцией дистанционного управления и функцией связи (фиг. 4).In the present non-limiting embodiment of the present invention,
Кроме того, как показано на фиг. 2, узел 215 нагрузки содержит компонент 250 управления. Согласно настоящему описанию компонент 250 управления выполнен с возможностью управления работой системы 200, и, в частности выполнен и запрограммирован с возможностью реализации способа управления, проиллюстрированного на фиг. 3, подробное описание которого будет приведено ниже. Компонент 250 управления может быть расположен в любом месте внутри узла 215 нагрузки, например, внутри главного выключателя 220, выключателей 230 ответвлений, выключателя 240 местного источника питания, или может быть рассредоточен между множеством узлов и размещен, по меньшей мере, на одном таком узле. В другом примере осуществления изобретения, компонент управления может быть выполнен в виде вычислительного устройства, имеющего процессор и программируемое запоминающее устройство, используемое в узле 215 нагрузки. Согласно настоящему описанию в еще одном примере осуществления изобретения, компонент управления может быть расположен на удалении от узла 250 нагрузки, тем не менее, имея связь с ним и обеспечивая управление. В примере осуществления настоящего изобретения, приведенном для иллюстративных целей, компонент 250 управления образует часть главного выключателя 220, обеспечивая возможность работы главного выключателя 220 в качестве управляющего устройства узла 215 нагрузки. In addition, as shown in FIG. 2, the
Ниже, со ссылкой на фиг. 3, приведено описание способа управления согласно примеру осуществления настоящего изобретения. Реализацию способа начинают с выполнения шага 300, согласно которому обнаруживают нарушение энергоснабжения от источника 205 питания общего пользования. В примере осуществления настоящего изобретения, эту неисправность определяют с помощью главного выключателя 220, посредством определения падения напряжения источника 205 питания общего пользования ниже определенного заданного значения. Далее выполняют шаг 305, согласно которому компонент 250 управления размыкает главный выключатель 220, обеспечивая отсоединение узла 215 нагрузки и местного генерирующего источника 245 питания от магистральной сети источника 205 питания общего пользования. Затем выполняют шаг 310, согласно которому компонент управления обеспечивает размыкание выключателя 240 местного источника питания путем подачи на него управляющего сигнала (через соответствующее проводное или беспроводное соединение). Как вариант, порядок выполнения шагов 305 и 310 может быть изменен таким образом, что сначала выполняют шаг 310, а затем выполняют шаг 305. Затем, выполняют шаг 315, согласно которому компонент 250 управления определяет, какие из выключателей 230 ответвлений не должны получать резервное питание от местного генерирующего источника 245 питания. Этот шаг может быть выполнен несколькими способами и включает в себя определение, какие выключатели будут получать резервное питание, а какие нет, на основе, по меньшей мере, одного из сохраненных и/или измеренных параметров и/или функций. Например, компонент 250 управления может быть запрограммирован на выбор определенных заданных нагрузок 235, на которые должно поступать резервное питание при нарушении энергоснабжения (т.е. “критических нагрузок”), и таким образом, на этапе выполнения шага 315 будут определены нагрузки 235, не являющиеся “критическими". Программирование и определение “критических нагрузок” в данной конкретной разработке могут быть выполнены коммунальной службой и или местным пользователем узла 215 нагрузки, и таким образом этот аспект настоящего изобретения создает большую гибкость (маневренность) в обеспечении резервным питанием, за счет возможности динамического управления нагрузкой при нарушении энергоснабжения. Программирование и определение “критических нагрузок” также выполняют в соответствии с приоритетом, таким образом, что при нарушении энергоснабжения, нагрузки 235, на которые будет подано резервное питание, выбирают, исходя из располагаемой мощности согласно заданному приоритету. Как вариант, компонент 250 управления можно запрограммировать с возможностью динамического выбора тех нагрузок 235, на которые будет подаваться резервное питание, исходя из заданных параметров времени суток и/или даты, причем некоторые нагрузки, на которые будет подаваться резервное питание, могут быть определены на основе текущего состояния этих параметров. Below, with reference to FIG. 3, a description of a control method according to an embodiment of the present invention. The implementation of the method begins with the execution of
Кроме того, существует также большое количество дополнительных вариантов схем управления. Например, в одном варианте схемы управления, каждая нагрузка 235 определена заранее как "критическая" или "некритическая", а компонент 250 управления выполнен с возможностью согласования своих действий с данными, измеренными соответствующим выключателем ответвлений, например, 230, обеспечивая рабочее состояние максимально возможного количества "критических" нагрузок без перенапряжения/перегрузки местного генерирующего источника 245 питания (т.е. без превышения нагрузочной способности источника питания). В другом варианте схемы управления каждой нагрузке 235 присвоен соответствующий уровень приоритета, где, за наивысший уровень принята, например, “1” и т.п. Далее, компонент 250 управления согласовывает свои действия с данными, измеренными соответствующими выключателями 230 ответвлений, обеспечивая рабочее состояние максимально возможного количества нагрузок 235 с наивысшим приоритетом без перенапряжения/перегрузки местного генерирующего источника 245 питания. Таким образом, схема по первому, рассмотренному выше, примеру, по существу, представляет собой, пример второй схемы управления с двумя приоритетными уровнями. В еще одной схеме управления, для каждой нагрузки 235 установлены соответствующий приоритет и предпочтительное “время работы". Далее компонент 250 управления согласовывает свои действия с измеренными данными и данными времени, обеспечивая рабочее состояние максимально возможного количества нагрузок 235 с наивысшим приоритетом и заданным временем работы, по окончании которого соответствующие выключатели ответвлений других нагрузок 235 с меньшим уровнем приоритета будут находиться в замкнутом положении. В еще одной схеме управления, компонент 250 управления может использовать любую из вышеупомянутых схем с “корректируемым потребителем" компонентом, согласно которой потребитель может выбирать какой конкретно из выключателей 230 ответвлений должен быть замкнут или разомкнут. In addition, there are also a large number of additional options for control schemes. For example, in one version of the control circuit, each
После выполнения шага 315, приступают к выполнению шага 320, согласно которому компонент 250 управления обеспечивает размыкание выключателей 230B ответвлений, выбранных при выполнении шага 315. Далее, при выполнении шага 325, компонент 250 управления подает сигнал на местный генерирующий источник 245 питания (посредством соответствующего проводного и/или беспроводного соединения между этими элементами), обеспечивающий подключение источника 245. Затем выполняют шаг 330, согласно которому компонент 250 управления обеспечивает замыкание выключателя 240 местного источника питания путем подачи на него сигнала (через соответствующее проводное или беспроводное соединение этих элементов). После выполнения шага 330, приступают к выполнению шага 335, согласно которому работу системы 200 обеспечивает местный генерирующий источник 245, питающий любую нагрузку 235, которая не была выбрана при выполнении операции 315. After
Шаг 340 заключается в определении, удалось ли восстановить энергоснабжение источника 205 питания общего пользования. В случае отрицательного ответа, возвращаются к выполнению шага 335. В этот момент, потребитель узла 215 нагрузки может изменить конфигурацию системы, путем изменения выбора замкнутых (разомкнутых) выключателей 230 ответвлений, а, следовательно, и нагрузок 235, которые получают питание при использовании компонентов 250 управления. Например, если при нарушении энергоснабжения, потребитель принимает решение о необходимости нагрузки 235, первоначально определенной как "некритическая" или обладающая низким уровнем приоритета, этот контур замыкают, и, в случае надобности, размыкают другой контур с более низким приоритетом, предотвращая, тем самым, перегрузку местного генерирующего источника 240 питания (как будет указано ниже). Если потребитель приходит к решению о необходимости перезарядки EV, который был первоначально определен как "некритический", он может временно отключить устройство кондиционирования воздуха, обеспечивая, тем самым, возможность зарядки EV. Затем, после достаточной зарядки EV, потребитель может принять решение об отключении EVSE и подключении вновь устройства кондиционирования воздуха. За счет этого потребитель приобретает значительную дополнительную гибкость и устойчивость, которые не могут предложить обычные системы. Тем не менее, следует проявлять осторожность при управлении/согласовании подключенных нагрузок 235, во избежание перегрузки местного генерирующего источника 245 питания, а также размыкания цепи подпитки или ее перегрузки до критической точки (критического значения). В примере осуществления настоящего изобретения, компонент 250 управления включает в себя средство управления, способствующее управлению и согласованию нагрузок 235 для предотвращения перегрузки местного генерирующего источника 245 питания. Например, до внесения каких-либо изменений, компонент 250 управления может анализировать данные измерений и определять влияние этих изменений на нагрузку, а также предотвратить любые изменения, которые могут привести к перегрузке. В случае же положительного ответа при выполнении шага 340, переходят к выполнению шага 345, согласно которому компонент 250 управления обеспечивает размыкание выключателя 240 местного источника питания. Затем, при выполнении шага 350, компонент 250 управления обеспечивает отключение местного генерирующего источника 245 питания. После этого, при выполнении шага 355, компонент 250 управления обеспечивает замыкание главного выключателя 220. Далее выполняют шаг 360, согласно которому компонент управления обеспечивает замыкание всех выключателей 230 ответвлений путем подачи одного или более сигналов на эти выключатели 230 (через соответствующее проводное или беспроводное соединение этих элементов). Как вариант, порядок выполнения шагов 355 и 360 может быть изменен таким образом, что сначала выполняют шаг 360, а затем выполняют шаг 355. В заключение, при выполнении шага 365, компонент 250 управления обеспечивает подключение местного генерирующего источника 245 питания для переключения его на резервный источник 205 питания общего пользования после устранения нарушения энергоснабжения.Step 340 is to determine whether the power supply of the
Следовательно, рассмотренный выше и показанный на фиг. 3 способ создает безопасный механизм переключения, при нарушении энергоснабжения, на резервное питание через местный генерирующий источник питания, и обратно, после устранения нарушения энергоснабжения, который не требует дорогостоящего, сложного и не допускающего изменений механизма переключения, такого как ATS (фиг. 1).Consequently, the above and shown in FIG.
Несмотря на то, что система 200, показанная на фиг. 2 и способ, описание которого приведено со ссылкой на фиг. 3, включают в себя только один местный генерирующий источник 245 питания, следует понимать, что настоящее изобретение может также использоваться в системах, содержащих множество местных генерирующих источников 245 питания и множество выключателей 240 местного источника питания. В таком варианте, использование предложенного способа в компоненте 250 управления 250, будет обеспечивать возможность синхронизации между собой множества местных генерирующих источников 245 питания. В одном примере осуществления настоящего изобретения, один местный генерирующий источник 245 питания может быть использован как "сеть питания" и соединен с главной токопроводящей шиной 225. В этом случае этот местный генерирующий источник 245 питания обеспечивает смягчающее напряжение для синхронизации других местных генерирующих источников 245 питания. В другом варианте примера осуществления изобретения, компонент 250 управления получает метаданные о местном генерирующем источнике 245 питания, например, метеоданные для конструкций, использующих энергию солнца, или данные о расходе топлива для генераторов, причем данные измерений, полученные от выключателей 230 ответвлений, могут использоваться для прогнозирования "остаточного срока службы", т.е. как долго местный генерирующий источник 245 питания может обеспечивать энергией соединенные с ним нагрузки 235. Решения по вопросам управления нагрузкой могут быть более грамотными при дополнительном использовании метаданных, позволяющих получить важные статистические данные, в том числе, например, относительно "остаточного срока службы".Although the
В еще одном варианте примера осуществления изобретения, местный генерирующий источник 245 питания , показанный на фиг. 2, может быть установлен не в месте нахождения заказчика, например, здании, а скорее предназначаться для группы потребителей в пределах электрораспределительной системы (например, "соседний" местный генерирующий источник питания). Местным генерирующим источником 245 питания может служить местный аккумулятор энергии (например, батарея), выполненный с возможностью обслуживания множества потребителей в определенном районе при нарушении энергоснабжения. Согласно описанию, при такой конфигурации, один или множество потребителей могут иметь узел 215 нагрузки, выключатель 240 местного источника питания которого соединен с этим "соседним" местным генерирующим источником 245 питания. Таким образом, каждый потребитель, обладающий узлом 215 нагрузки такого типа, имеет возможность выбирать, какие нагрузки 235 будут получать резервное питание от "соседнего" местного генерирующего источника 245 питания при нарушении энергоснабжения. Кроме того, так как, согласно описанию, в примере осуществления настоящего изобретения главный выключатель 220, выключатель 240 местного источника питания и выключатели 230 ответвлений являются выключателями 400 цепи автомата по продажи электроэнергии, выполняющими функцию учета энергопотребления, то предприятие, обслуживающее "соседний" местный генерирующий источник 245 питания, имеет возможность выставлять потребителям счета за использованную электроэнергию. В одном примере, потребители имеют возможность неограниченного использования, в этом случае они оплачивают всю потребляемую энергию. В другом примере осуществления изобретения, потребители могут заказать (и оплатить) определенное количество резервного питания на случай нарушения энергоснабжения, и их доступ к "соседнему" местному генерирующему источнику будет ограничен количеством мощности, покрываемой их подписным взносом (т.е. выключатель 240 местного источника питания будет разомкнут, как только будет использовано заказанное количество мощности). В этом случае, согласно описанию, потребитель может изъявить желание активно управлять нагрузками 235 узла 215 нагрузки для нормирования электроэнергии, к которой они имеют доступ.In yet another embodiment of the invention, the
Хотя настоящее изобретение раскрыто на примере конкретных вариантов реализации изобретения, специалистами в данной области могут быть внесены многочисленные модификации и изменения. Определенные конкретные рассмотренные аспекты и примеры осуществления изобретения приведены исключительно для иллюстрации его использования и не ограничивают его объема, который со всей полнотой сформулирован в приведенной ниже формуле изобретения.Although the present invention has been disclosed on the example of specific embodiments of the invention, numerous modifications and changes can be made by those skilled in the art. Certain specific aspects considered and examples of the invention are given solely to illustrate its use and do not limit its scope, which is fully formulated in the claims below.
Claims (34)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201462045864P | 2014-09-04 | 2014-09-04 | |
US62/045,864 | 2014-09-04 | ||
PCT/US2015/024423 WO2016036419A1 (en) | 2014-09-04 | 2015-04-06 | System and method for switching an electrical system to backup power during a utility power outage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2690008C1 true RU2690008C1 (en) | 2019-05-30 |
Family
ID=52875817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017109161A RU2690008C1 (en) | 2014-09-04 | 2015-04-06 | System and method of switching an electrical system to a backup power supply in case of power failure |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3189572A1 (en) |
CN (1) | CN106688155B (en) |
BR (1) | BR112017003386B1 (en) |
CA (1) | CA2959590C (en) |
MX (1) | MX2017002146A (en) |
RU (1) | RU2690008C1 (en) |
WO (1) | WO2016036419A1 (en) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3232529A1 (en) | 2016-04-14 | 2017-10-18 | DET International Holding Limited | Power supply arrangement |
US11114855B2 (en) * | 2016-05-24 | 2021-09-07 | Solaredge Technologies Ltd. | Load management in hybrid electrical systems |
FR3053808B1 (en) * | 2016-07-07 | 2020-03-06 | Schneider Electric Industries Sas | METHOD FOR CONTROLLING AN ELECTRICAL INSTALLATION FROM A REMOTE LOCATION |
AU2017326016B2 (en) * | 2016-09-15 | 2022-08-04 | Savant Systems, Inc. | System and methods for creating dynamic nano grids and for aggregating electric power consumers to participate in energy markets |
US11316471B2 (en) | 2016-11-08 | 2022-04-26 | Tesla, Inc. | Manual transfer switch for onsite energy generation and storage systems |
US10852799B2 (en) * | 2017-07-14 | 2020-12-01 | Analog Devices Global Unlimited Company | Adaptive use of multiple power supplies in communication systems |
CN109560606A (en) * | 2017-09-26 | 2019-04-02 | 中兴通讯股份有限公司 | A kind of alternating current power generation automatic switching method and device |
CN109696629A (en) * | 2018-12-21 | 2019-04-30 | 中广核研究院有限公司 | Nuclear power plant's diesel generating set test method |
CN112682973B (en) * | 2020-12-21 | 2023-02-03 | 北京能高自动化技术股份有限公司 | Load heating time control method applied to photovoltaic heat storage system |
US11817701B2 (en) | 2021-01-29 | 2023-11-14 | Eaton Intelligent Power Limited | Multi-port split-phase power system |
US11424641B1 (en) | 2021-06-09 | 2022-08-23 | Savant Systems, Inc. | Flexible load management system |
US11621580B2 (en) | 2021-08-31 | 2023-04-04 | Savant Systems, Inc. | Microgrid switchover using zero-cross detection |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2318281C1 (en) * | 2006-11-13 | 2008-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологическая лаборатория" | Computerized system for no-break power supply to stationary equipment |
RU2353035C1 (en) * | 2008-05-12 | 2009-04-20 | Юрий Петрович Баталин | Electric power complex |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7015599B2 (en) * | 2003-06-27 | 2006-03-21 | Briggs & Stratton Power Products Group, Llc | Backup power management system and method of operating the same |
US7615888B2 (en) * | 2007-04-23 | 2009-11-10 | Eaton Corporation | Multiple generator loadcenter and method of distributing power from multiple generators |
US9246432B2 (en) * | 2011-02-14 | 2016-01-26 | Beckman Coulter, Inc. | Regenerative braking safety system and method of use |
US20140088780A1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-03-27 | Hongxia Chen | Automatic local electric management system |
US10067199B2 (en) * | 2013-01-30 | 2018-09-04 | Eaton Intelligent Power Limited | Electric power distribution system including metering function and method of evaluating energy metering |
US20140211345A1 (en) * | 2013-01-30 | 2014-07-31 | Eaton Corporation | Annunciating or power vending circuit breaker for an electric load |
-
2015
- 2015-04-06 MX MX2017002146A patent/MX2017002146A/en unknown
- 2015-04-06 CN CN201580046802.9A patent/CN106688155B/en active Active
- 2015-04-06 CA CA2959590A patent/CA2959590C/en active Active
- 2015-04-06 RU RU2017109161A patent/RU2690008C1/en active
- 2015-04-06 EP EP15716961.6A patent/EP3189572A1/en active Pending
- 2015-04-06 WO PCT/US2015/024423 patent/WO2016036419A1/en active Application Filing
- 2015-04-06 BR BR112017003386-0A patent/BR112017003386B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2318281C1 (en) * | 2006-11-13 | 2008-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологическая лаборатория" | Computerized system for no-break power supply to stationary equipment |
RU2353035C1 (en) * | 2008-05-12 | 2009-04-20 | Юрий Петрович Баталин | Electric power complex |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3189572A1 (en) | 2017-07-12 |
BR112017003386B1 (en) | 2022-08-09 |
BR112017003386A2 (en) | 2017-11-28 |
CN106688155B (en) | 2020-11-17 |
CN106688155A (en) | 2017-05-17 |
MX2017002146A (en) | 2017-05-03 |
CA2959590C (en) | 2023-10-10 |
CA2959590A1 (en) | 2016-03-10 |
WO2016036419A1 (en) | 2016-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2690008C1 (en) | System and method of switching an electrical system to a backup power supply in case of power failure | |
Fan et al. | Restoration of smart grids: Current status, challenges, and opportunities | |
US10901383B2 (en) | Systems and methods for integrated microgrid management system in electric power systems | |
Khodayar et al. | Integration of high reliability distribution system in microgrid operation | |
TWI550987B (en) | Multipurpose power management system and method | |
Liang et al. | Planning and service restoration through microgrid formation and soft open points for distribution network modernization: A review | |
Meneses et al. | Improving the grid operation and reliability cost of distribution systems with dispersed generation | |
CN104936817A (en) | Annunciating or power vending circuit breaker for an electric load | |
JP6463772B2 (en) | Method and apparatus for detecting and correcting instability within a distribution system | |
Chadwick | How a smarter grid could have prevented the 2003 US cascading blackout | |
JP5986428B2 (en) | Distribution protection system and method | |
US11689011B2 (en) | Methods and systems for electrical system monitoring and/or control | |
Mak et al. | Synchronizing SCADA and smart meters operation for advanced smart distribution grid applications | |
US20230208187A1 (en) | Photovoltaic disconnect device for storage integration | |
Balakrishna et al. | Application benefits of Distribution Automation and AMI systems convergence methodology for distribution power restoration analysis | |
Lai et al. | A MILP optimization model for siting isolation devices in distribution systems with DERs to enhance reliability | |
JP6738074B1 (en) | Power feeding control system, power feeding control method, and power feeding control program | |
Alexander et al. | Networks renewed: Technical analysis | |
Ozansoy | A methodology for determining fault current impact coefficients of distributed energy resources in an adaptive protection scheme | |
Wan | Protection coordination in power system with distributed generations | |
Thentral et al. | Recent trends in smart grid technology—A review paper | |
Miow | Development Of Microgrid With Energy Storage System | |
Rehan et al. | Power Line Control and Monitoring Using FPGA | |
Hettiarachchi et al. | Controlling of the micro grid test bed with an automated distribution system | |
Misak et al. | Hybrid Off-Grid Systems Using Renewable Energy Sources |