В статье авторы предлагают интеллектуальное устройство эффективного управления энергетическими системами на основе ограничителя мощности потребления.
Ключевые слова: сети «SmartGrid», энергетические системы, ограничитель мощности, функциональное реле, микроконтроллер, нагрузка.
Внедрение глобальных технологий и устройств «SmartGrid» на для эффективного управления энергетическими системами как промышленных объектов, так и частных потребителей может дать существенное повышение качества электроэнергии, повысить надежность, устойчивость и гибкость работы, а именно управляемости и контроля состояния энергетических сетей, и обеспечить принцип соответствия мощности нагрузок генерируемой мощности.
Создание многофункциональных системы мониторинга и управления параметрами электроснабжения и нагрузками позволяет:
а) Вести в реальном масштабе времени анализ потребления электроэнергии (при необходимости и других видов энергоресурсов), как по отдельным зонам объекта с целью оценки энергоэффективности каждого объекта и всей системы города;
б) Управлять электропотреблением объекта в целом в рамках предоставленных квот (или договоров) на электроснабжение за счет автоматизированной системы управления приоритетами нагрузок, позволяет избежать издержек, штрафных санкций (при соответствующих договорных отношениях) за сверхнормативное (пиковое) электропотребление, и повышает надежность и вести эффективный учет энергоснабжения;
в) Контролировать в реальном времени множество параметров качества электроэнергии по каждому измеряемому каналу, в частности, наличие реактивной составляющей электрической мощности, гармоник и т. п. Анализ электрических параметров на разных участках объекта поможет выявить места, где есть необходимость установки дополнительного оборудования, корректирующего качество предоставляемой электроэнергии позволяющих снизить общее электропотребление участка объекта, увеличить КПД оборудования и повысить общую надежность работы систем;
г) Предотвращать аварийные ситуации в энергосистеме города, предупреждать оператора и дежурного энергетика о приближении параметров электроснабжения к критическим значениям, и заранее принять адекватные меры и обеспечить полный непрерывный контроль системы электроснабжения.
Принцип работы автоматических устройств ограничения электрической мощности строится на простой и понятной схеме. Измерительный блок устройства с достаточным быстродействием фиксирует значения проходящего через него тока и напряжения сети. Блок логики перемножает их и сравнивает с установленным потребителем предельным уровнем мощности. В случае достижения либо превышения величины установленного значения, логическое устройство дает выходному исполнительному устройству команду на отключение, и реле, магнитный пускатель или контактор разрывает силовые контакты, отключая электрическую линию помещения или всего здания от питающей электросети. При описании работы функции ограничения мощности предполагается:
а) переключать защиты по напряжению и токам, если значения соответствующих параметров находятся в допустимых пределах;
б) при подаче питания реле нагрузки включается через время АПВ (автоматического повторного включения) APd=1;
в) время, заданное параметром t1n, больше времени АПВ (параметрRtt).
Параметр rrS — определяет режим работы энергосистемы. rrS=2 –режим работы с подключением дополнительной нагрузки. rrS=0, rrS =1, rrS =3 — режимы ограничения мощности.
Ограничение активной мощности включается если параметр rrS не равен 2 (во всех режимах работы функционального реле, кроме использования его для подключения дополнительной нагрузки). После подачи на ограничитель мощности питания, через время АПВ (параметр Rtt) включается реле нагрузки. Если в процессе работы активная мощность, потребляемая нагрузкой, станет больше основного порога на время большее, чем задано параметром tLn, то реле нагрузки выключится. Повторное включение нагрузки произойдет через время АПВ или через время, заданное параметром t 1F (в зависимости от того, какое из времен больше) (рисунок 1). Значение основного порога и расчет перегрузки по мощности зависит от значения параметра rPn.
Устройства контроля потреблением энергопотреблением (ограничители электрической мощности (ОМ) управляют и контролируют в автоматическом режиме расход электроэнергии, регулируя отдачу ее потребителям. Конструкции ОМ различного исполнения позволяют контролировать однофазные и трехфазные сети.
Алгоритм ограничителя мощности непрерывно мониторит процесс работы нагрузки потребителей электрической сети. Измерительный блок ОМ на основе трансформаторов тока и напряжения постоянно сканирует вектора входящих величин, и передает их в логический блок для вычисления потребляемой мощности, значение которой сравнивается с заданным оператором пределом верхней установки с помощью потенциометра. Если текущие значения расхода электроэнергии достигнет критической величины, то блок вычислительной логики выдаст команду исполнительной схеме на срабатывание, при котором произойдет отключение контактора. После срабатывания ограничителя мощности, необходимо убедиться об отключении дополнительных электроприборов которые превысили лимит потребляемой электроэнергии. Через заданный промежуток времени ОМ снова сработает на включение, для дальнейшего контроля мощности. Схема ограничителя мощности представлена на рисунке 1.
Рис. 1 Структурная схема устройства контроля энергоснабжения с функцией ограничения мощности
Структурная схема устройства реализована на базе микроконтроллера ATtiny2313 и представляет собой интеллектуальное устройство ограничения мощности, при дополнении этого устройство сетевым блоком как проводным, так и беспроводным может быть использовано при внедрении сетей «SmartGrid».
Литература:
- Справочник по проектированию электрических сетей. Под ред. Д. Л. Файбисовича. — М.:Изд-во НЦ ЭНАС, 2005.
- Тушнов В. Е. Управление трехфазной нагрузкой//Электрик. — 2001. — № 6.
- Электроэнергетика России 2030: Целевое видение / Под общ. ред. Б. Ф. Вайнзихера. — М.: Альпина Бизнес Бук, 2008.
- http://www.oe.energy.gov/smartgrid.htm (интернет-ресурс).
- European SmartGrids Technology Platform. Vision and Strategy for Europe’s Electricity Networks of the Future. — Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities, 2006.
- Дорофеев В. В., Макаров А. А. Активно-адаптивная сеть — новое качество ЕЭС России // Энергоэксперт, 2009, № 4 (15).
- Концепция энергетической стратегии России на период до 2030 года (проект). Прил. к журналу “Энергетическая политика”. — М.: ГУ ИЭС, 2007.
- Ледин С. С., Игнатичев А. В. Развитие промышленных стандартов внутри- и межсистемного обмена данными интеллектуальных энергетических систем // Автоматизация и IT в энергетике, 2010, № 10.
