RU2665700C2 - Устройство и способ для управления устойчивостью местной электросети с регулируемым трансформатором местной электросети - Google Patents
Устройство и способ для управления устойчивостью местной электросети с регулируемым трансформатором местной электросети Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665700C2 RU2665700C2 RU2016112308A RU2016112308A RU2665700C2 RU 2665700 C2 RU2665700 C2 RU 2665700C2 RU 2016112308 A RU2016112308 A RU 2016112308A RU 2016112308 A RU2016112308 A RU 2016112308A RU 2665700 C2 RU2665700 C2 RU 2665700C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- branch
- local power
- critical
- transformer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 11
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 7
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 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
- 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
-
- 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
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
- H02J3/1878—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using tap changing or phase shifting transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- 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
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
- H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/10—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
- H02M5/12—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion of voltage or current amplitude only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P13/00—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output
- H02P13/06—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output by tap-changing; by rearranging interconnections of windings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники. Технический результат, заключающийся в повышении эффективности и надежности поддержания общей устойчивости системы местной электросети внутри заданных предельных значений, достигается за счет устройства (1) и способа для управления устойчивостью местной электросети (3). Местная электросеть (3) имеет множество ответвлений (4,4,…,4), причем каждое ответвление (4,4,…,4) включает в себя, по меньшей мере, одного потребителя (5) и/или, по меньшей мере, одну децентрализованную систему (6) энергоснабжения. С помощью переключателя (14) ступеней под нагрузкой предпринимают регулирование выходного напряжения трансформатора (10) местной электросети. Устройство (16) для измерения тока, которое соединено с, по меньшей мере, одним из множества ответвлений (4,4,…,4), и устройство (18) для измерения напряжения, которое соединено с магистральной шиной (8) местной электросети (3), смонтированы с корпусом (20) трансформатора. Причем из ответвлений (4, 4,4,…,4) только критические ответвления (4,4) соединены с устройством (16) для измерения тока. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Настоящее изобретение касается устройства для управления устойчивостью местной электросети с регулируемым трансформатором местной электросети. В особенности, местная электросеть имеет множество ответвлений, причем каждое ответвление включает в себя, по меньшей мере, одного потребителя и/или, по меньшей мере, одну децентрализованную систему энергоснабжения. Магистральная шина, которая соединяет друг с другом множество ответвлений местной электросети, соединена с регулируемым трансформатором местной электросети, который также соединен с магистральной шиной через электрическую линию. Посредством магистральной шины предусмотрено измерение напряжения для местной электросети. С помощью переключателя ступеней под нагрузкой может осуществляться регулировка (настройка) выходного напряжения трансформатора местной электросети.
Кроме того, изобретение относится к способу управления устойчивостью местной электросети с регулируемым трансформатором местной электросети.
Направление потока энергии с некоторых пор находится в поле зрение имеющихся участников, так как поток энергии может поворачиваться в зависимости от текущей ситуации в сети, метеорологических условий, моментального потребления, а также параметров питателей. Это неизбежно ведет к проблемам при стабилизации напряжения, соответственно, к нарушениям диапазонов напряжения, которые согласно стандарту EN 50160 должны соблюдаться. Это новое развитие должно приниматься во внимание будущими энергетическими структурами и при необходимости компенсироваться. Однако, рассчитанные в прошлом сети не разрабатывались для двунаправленного потока энергии.
Согласно новой, вступившей в силу в 2012 году инструкции (VDE-AR-N 4105) реактивная мощность PV-преобразователя переменного тока должна предоставляться в зависимости от ситуации (потребляемая эффективная мощность). Следовательно, всегда наиболее важную роль в энергосети при стабилизации напряжения играет как емкостная, так и индуктивная реактивная мощность. До сих пор этот момент никак не учитывался в алгоритме регулирования.
Современные электросети по своему принципу действия рассчитаны на распределение потоков нагрузки от электростанции до потребителя. Управление качеством у сетевого оператора, как правило, гарантирует, что критерии качества для качества напряжения соответственно DIN EN 50160 соблюдаются на всех подключениях потребителей соответствующей сети.
Немецкая патентная заявка DE 10 2010 018 996 А1 раскрывает устройство и способ для измерения полного электрического сопротивления сети электроснабжения. В частности, в случае сети электроснабжения, у которой не имеется в распоряжении или в наличии никакой эталонной линии. Посредством предоставления сигнала возбуждения на разные сопряженные фазы может измеряться соответствующий ответный сигнал. Полное электрическое сопротивление электросети рассчитывается из различных сигналов возбуждения и различных ответных сигналов разных сопряженных фаз.
Способ адаптивного регулирования питающего напряжения в местных электросетях, в которые электрическая энергия, в частности в форме солнечной и/или фотоэлектрической энергии, может подаваться и отбираться потребителями, может быть позаимствован из немецкой патентной заявки DE 10 2011 108 255 А1. Для регулирования используется, по меньшей мере, один трансформатор, который предусмотрен между электросетью среднего напряжения и электросетью низкого напряжения. Для осуществления регулирования внутри соответствующей местной электросети определяют различные параметры состояния, по меньшей мере, одного из источника питания/потребителя, например, ток, напряжение, потребление, подачу энергии, потерю энергии или тому подобное. Эти параметры состояния в зависимости от фазы подаются регулятору, в частности, мультивариантному регулятору. Соответствующий регулятор эти параметры состояния в качестве исходных значений сравнивает с номинальными/контрольными величинами и генерирует, по меньшей мере, один регулирующий параметр, который предоставляется в электронно-регулируемый трансформатор. Посредством электронно-регулируемого трансформатора соответствующей местной электросети в пределах предварительно заданных ступеней настраивается отличающееся от определенного ранее параметра состояния отрегулированное напряжение сети, которое может измеряться в предопределенном месте местной электросети.
Европейская патентная заявка ЕР 2 592 709 А1 раскрывает способ управления устойчивостью электросети низкого напряжения, причем электросеть низкого напряжения питается электрическим током от трансформатора местной электросети. В трансформаторе местной электросети среднее напряжение преобразовывается в низкое напряжение. Электросеть низкого напряжения имеет основную токовую линию, причем электрический ток направляется от основной токовой линии через сетевую точку разветвления в, по меньшей мере, одну ответвленную токовую линию, к которой подключены/подключен, по меньшей мере, один потребитель тока (потребитель) и/или один электрогенератор (питатель). Ответвленная токовая линия с подключенным к ней потребителем и/или питателем образует автономную локальную сеть. На сетевой точке разветвления расположен, по меньшей мере, один датчик, где ответвляющая токовая линия ответвляется от основной токовой линии. С помощью датчика измеряются электрический ток в ответвленной токовой линии и/или напряжение в ответвленной токовой линии. Отбор тока потребителем из ответвленной токовой линии и/или подача энергии питателем в ответвленную токовую линию и/или ввод тока из основной токовой линии в ответвленную токовую линию и/или подача электрического тока из трансформатора местной электросети в электросеть низкого напряжения регулируется на основе зафиксированного датчиком электрического тока и/или на основе зафиксированного датчиком напряжения при условии, что предотвращается перегрузка ответвленной токовой линии в локальной сети и/или что соблюдается диапазон напряжения в локальной сети.
Международная заявка WO 2011/076887 раскрывает способ для регулирования мощности внутри имеющего, по меньшей мере, временно, по меньшей мере, один электрический накопитель сегмента сетевого контура переменного напряжения. Сегмент сетевого контура через трансформатор соединен с вышестоящим уровнем сетевого контура переменного напряжения, который эксплуатируется с более высоким напряжением, чем указанный сегмент сетевого контура. Электропитание электрического накопителя в сегменте сетевого контура и/или отбор мощности электрического накопителя из сегмента сетевого контура осуществляется в зависимости от эксплуатационного параметра указанного сегмента сетевого контура. Предусмотрено, что электропитание также осуществляется в зависимости от разности напряжений между питающим напряжением в точке запитывания электрического накопителя и выходным напряжением трансформатора в соединенном с расположенным со стороны сегмента выходом трансформатора контакте.
С помощью полученных результатов из моделирований создается необходимая для количественной оценки информация, такая как колебания напряжения, токи и потери в линиях, а также потребность регулирования (интенсивность переключений и число переключений) ступенчатого переключателя (переключатель ответвлений под нагрузкой) в год. Эта информация является причиной однозначной прибавочной величины для будущих стратегий регулирований, таким образом может значительно более эффективно соблюдаться, например, предварительно заданные энергоснабжающей организацией предельные значения.
Поэтому, задачей изобретения является создание устройства, с помощью которого общая устойчивость системы местной электросети может выдерживаться внутри заданных предельных значений значительно более эффективно, более надежно и более экономично.
Эта задача решается посредством устройства для управления устойчивостью местной электросети, которое включает в себя признаки пункта 1 формулы изобретения.
Кроме того, задачей изобретения является создание способа, с помощью которого общая устойчивость системы местной электросети будет удерживаться внутри предварительно заданных предельных значений значительно более эффективно, более надежно и более экономично.
Эта задача решается посредством способа управления устойчивостью местной электросети, который включает в себя признаки пункта 5 формулы изобретения.
Преимуществом соответствующего изобретению устройства является то, что устройство для измерения тока, которое соединено с, по меньшей мере, одним из множества ответвлений и устройство для измерения напряжения, которое соединено с магистральной шиной, смонтированы с корпусом трансформатора местной электросети. Устройство для измерения тока и устройство для измерения напряжения предпочтительно образуют один конструктивный узел.
Из множества ответвлений только критические ответвления соединены с устройством для измерения тока. Для случая, что количество критических ответвлений с течением времени изменяется, устройство для измерения тока должно конфигурироваться заново. Это может осуществляться на месте, а именно в корпусе трансформатора, соответственно, на станции местной электросети. Кроме того, также проверочное устройство смонтировано с устройством для измерения тока и устройством для измерения напряжения в корпусе трансформатора. С помощью проверочного устройства может перепроверяться, соответственно, настраиваться соблюдение верхней границы диапазона и нижней границы диапазона напряжения в местной электросети. Устройство для измерения тока, устройство для измерения напряжения и проверочное устройство образуют регулятор напряжения, который для настройки ступеней трансформатора местной электросети соединен с переключателем ступеней под нагрузкой трансформатора местной электросети.
Соответствующий изобретению способ для управления устойчивостью местной электросети характеризуется следующими этапами:
- определение критических ответвлений местной электросети;
- вычисление эквивалентного полного электрического сопротивления для каждого критического ответвления при минимальном узловом напряжении в возникающем варианте развития событий;
- вычисление эквивалентного полного электрического сопротивления для каждого критического ответвления при максимальном узловом напряжении в возникающем варианте развития событий;
- расчет актуального комплексного тока, причем расчет производится для каждого из критических ответвлений местной электросети;
- расчет испытательного напряжения;
- проверка верхней границы диапазона и нижней границы диапазона в зависимости от направления кажущейся (полной) мощности в счетной указывающей системе потребителя; и
- изменение напряжения в местной электросети за счет того, что переключатель ступеней под нагрузкой приспосабливает положение ступени к трансформатору местной электросети с тем, чтобы напряжение в местной электросети оставалось в пределах верхней границы диапазона и нижней границы диапазона.
Величина напряжения в критическом узле критических ответвлений определяется из напряжения в магистральной шине и повышения напряжения или понижения напряжения. Измерения напряжения в магистральной шине, а также измерения тока в каждом критическом ответвлении производятся в устройстве для измерения тока и в устройстве для измерения напряжения в корпусе трансформатора.
Из измеренных данных рассчитывается полная мощность соответствующего критического ответвления. Измеренные данные передаются на проверочное устройство, с помощью которого проверяется соблюдение верхней границы диапазона и нижней границы диапазона напряжения. При превышении верхней границы диапазона или при принижении нижней границы диапазона проверочное устройство предпринимает настройку ступени трансформатора местной электросети.
Классификация ответвлений в качестве критических ответвлений местной электросети может представляться тогда, когда высокая подача мощности, соответственно, отбор мощности, длина линии или кабеля соответствующего ответвления или большое полное электрическое сопротивление линии или кабеля в соответствующем ответвлении превышает предварительно заданный предел.
Далее, изобретение и его преимущества будет более подробно описываться со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1А – схематичное представление для анализа падения напряжения;
Фиг.1В – схематичное представление для анализа повышения напряжения;
Фиг.2 – графическое представление соотношения между полным электрическим сопротивлением и напряжением у верхней границы диапазона и нижней границы диапазона;
Фиг.3 – схематичное представление устройства для управления устойчивостью местной электросети;
Фиг.4 – блок-схема способа управления устойчивостью местной электросети; и
Фиг.5 – проверка у BО и ВU согласно актуальной полной мощности (счетная указывающая система потребителя).
Для одинаковых или одинаково действующих элементов изобретения используются идентичные ссылочные позиции. Кроме того, из соображений наглядности на отдельных фигурах представляются только ссылочные позиции, которые необходимы для описания соответствующей фигуры. Изображенные варианты осуществления изобретения представляют собой всего лишь примеры, как соответствующее изобретению устройство и соответствующий изобретению способ могут быть выполнены.
Фиг.1А показывает схематичное представление для анализа падения напряжения, а фиг.1В показывает схематичное представление для анализа повышения напряжения. В случае предложенного алгоритма регулирования речь идет о способе, который учитывает как реактивную, так и эффективную мощность. При этом, эквивалентное полное электрическое сопротивление электросети для повышения напряжения и падения напряжения дифференцируется и вычисляется отдельно для обоих теоретически возможных случаев (см. фиг.1А или соответственно 1В).
В показанном на фиг.1А и 1В примере потребитель 5 подключен к магистральной шине 8 в первом узле 221. Также потребитель 5 и децентрализованная система 6 энергоснабжения подключены ко второму узлу 222. Магистральная шина 8 соединена с регулируемым трансформатором 10 местной электросети.
Этот процесс может более точно поясняться на основании случая падения напряжения (фиг.1А) и случая повышения напряжения (фиг.1В). С помощью закона Кирхгофа и дополнительной информации из соответствующих узлов 221 и 222 может рассчитываться эквивалентное полное электрическое сопротивление 
в случае минимального падения напряжения и эквивалентное полное электрическое сопротивление 
в случае максимального повышения напряжения. На основании вычисленного полного электрического сопротивления или электрической сети и рассчитанного полного тока в ответвлении 4 определяется падение Δ u напряжения, соответственно, повышение Δ u напряжения между магистральной шиной 8 и вторым критическим узлом 222. Ответвление 4 обозначается как критическое, если имеется высокое электропитание, соответственно, электропотребление, длинный провод или кабель формируют ответвление 4 или имеется высокое полное электрическое сопротивление провода или кабеля в соответствующем ответвлении 4.
Падение Δ u напряжения, соответственно, повышение Δ u напряжения рассчитывается из уравнения (1):
причем: 
показывает измеренное значение в трансформаторном узле.
Для падения напряжения используются уравнения (2) и (3):
и
Для повышения напряжения используются уравнения (4) и (5):
и
Для понижения напряжения ток I 1 + I 2 в ответвлении 4 рассчитывается из Р и Q и таким же образом измеряется в трансформаторном узле. Для нормального напряжения 
во втором узле 222 используется уравнение (6).
причем имеет место:
Для минимального напряжения 
используется уравнение (7):
причем имеет место:
Таким образом, для большинства ситуаций оказывается
Для повышения напряжения ток I 2 - I 1 в ответвлении 4 рассчитывается из Р и Q и таким же образом измеряется в трансформаторном узле. Для нормального напряжения во втором узле 222 (фиг.1В) используется уравнение (8):
причем имеет место:
Для максимального напряжения 
во втором узле 222 (фиг.1В) используется уравнение (9):
причем имеет место:
Таким образом, для большинства ситуаций оказывается
Фиг.2 показывает графическое представление соотношения между полным электрическим сопротивлением Z и напряжением U верхней границы Во диапазона и нижней границы Bu диапазона. Верхняя граница Во диапазона и нижняя граница Bu диапазона являются зависимыми от номинального напряжения U soll . Если, например, номинальное напряжение U soll составляет 400V, то, например, верхняя граница Во диапазона отклоняется на +2% от номинального напряжения U soll , а нижняя граница Bu диапазона отклоняется на -2%. Если верхняя граница Во диапазона и нижняя граница Bu диапазона превышается, соответственно, принижается, то положение ступеней трансформатора 10 местной электросети устанавливается соответственно переключателем 14 ступеней под нагрузкой так, что предотвращается превышение или принижение верхней границы Во диапазона или соответственно нижней границы Bu диапазона.
Фиг.3 показывает схематичное представление устройства 1 для управления устойчивостью местной электросети 3. Местная электросеть 3 имеет множество ответвлений 41, 42,…, 4м, причем каждое ответвление 41, 42,…, 4м включает в себя, по меньшей мере, одного потребителя 5 и/или, по меньшей мере, одну децентрализованную систему 6 энергоснабжения. Под децентрализованной системой 6 энергоснабжения может пониматься фотоэлектрическая энергетическая установка, биогазовая установка и т.д. У показанного на фиг.3 представления, в первом ответвлении 41 - три потребителя 5, из которых потребитель 5 в качестве децентрализованной системы 6 энергоснабжения имеет фотоэлектрическую энергетическую установку на крыше дома. М-ое ответвление 4м имеет два потребителя 5 и независимую от потребителей 5 децентрализованную систему 6 энергоснабжения, которая также является фотоэлектрической энергетической установкой. С помощью магистральной шины 8 множество ответвлений 41, 42,…, 4м соединено или соответственно связано друг с другом и подключены к регулируемому трансформатору 10 местной электросети. Трансформатор 10 местной электросети соединен с магистральной шиной 8 посредством кабеля 11. Измерение напряжения для местной электросети 3 предусмотрено и связано с переключателем 14 ступеней под нагрузкой для регулирования выходного напряжения трансформатора 10 местной электросети. Трансформатор 10 местной электросети размещен в корпусе 20 трансформатора. Таким же образом устройство 16 для измерения тока, которое соединено с, по меньшей мере, одним из множества ответвлений 41, 42,…, 4м, и устройство 18 для измерения напряжения, которое соединено с магистральной шиной 8, вмонтированы в корпус трансформатора.
В показанном на фиг.3 представлении изображены четыре ответвления 41, 42, 43 и 4м. Здесь второе ответвление 42 и третье ответвление 43, которые отходят от узла 22, названы как критические ответвления. Первое ответвление 41 и четвертое ответвление 4М, которые отходят от узла 23, оценены как не критические ответвления и следовательно не учитываются при управлении устойчивостью местной электросети 3. Таким образом, с помощью устройства 16 для измерения тока в корпусе 20 трансформатора измеряются только ток I 2 второго ответвления 42 и ток I 3 третьего ответвления 43. Параллельно этому устройством 18 измеряется прикладываемое к магистральной шине 8 напряжение. Из измеренных данных рассчитываются полные мощности S2 и S3 ответвлений 42 и 43, затем передаются на проверочное устройство 24, которым проверяется соблюдение верхней границы Во диапазона и нижней границы диапазона Вu. Устройство 16 для измерения тока, устройство 18 для измерения напряжения и проверочное устройство 24 формируют регулятор 26 напряжения для регулировки ступеней трансформатора 10 местной электросети.
Фиг.4 показывает блок-схему соответствующего изобретению способа управления устойчивостью местной электросети 3. Сначала осуществляют определение 32 критических ответвлений местной электросети 3. Затем следует вычисление 30 эквивалентного полного электрического сопротивления 
для каждого критического ответвления при минимальном узловом напряжении и вычисление 31 эквивалентного полного электрического сопротивления 
для каждого критического ответвления при максимальном узловом напряжении. Вычисление 30, 31 может осуществляться посредством симуляции или измерения на подлежащей управлению реальной местной сети 3. Расчет 33 в p.u. (см. уравнение 10) из P и Q осуществляется для каждого из критических ответвлений местной электросети 3 (счетная указывающая система потребителя).
Непосредственно после этого происходит расчет 34 для 
, причем для понижения напряжения используется 
, а для повышения напряжения используется 
. В зависимости от направления полной мощности осуществляется проверка 35 верхней границы Во диапазона и нижней границы диапазона Вu. Если верхняя граница Во диапазона и нижняя граница диапазона Вu превышается, соответственно, принижается, то осуществляется изменение 36 напряжения в местной электросети 3. Для этого положение ступеней трансформатора 10 местной электросети соответственно настраивается так, что предотвращается превышение или принижение верхней границы Во диапазона, соответственно, нижней границы диапазона Вu. Вычисление параметров выполняется постоянно, чтобы достичь оперативного (в реальном времени) согласования напряжения, соответственно, управления устойчивостью местной электросети 3.
В случае, если число критических ответвлений в существующей местной сети меняется, то этапы 30-31 следует проводить заново. Таким же образом необходимо заново конфигурировать устройство 1 из фиг.3. Это значит, что должна создаваться возможность контролировать и измерять классифицированные ранее как не критические ответвления. В случае этих способов у всех предварительно рассчитанных или смоделированных критических ответвлений измеряются токи в корпусе 20 трансформатора, соответственно, на станции местной электросети. Здесь, однако, не используются никакие дорогие и не стабильные, отключаемые датчики.
Фиг.5 показывает проверку (счетная указывающая система 40 потребителя) Во и Вu в четырех квадрантах, которая используется для зависимого от полной мощности регулирования мощности.
Список ссылочных позиций
1 Устройство
3 Местная электросеть
4, 41, 42, 4м Ответвления
5 Потребитель
6 Децентрализованная система энергоснабжения
8 Магистральная шина
10 Трансформатор местной электросети
11 Кабель
12 Измерение напряжения
14 Переключатель ступеней под нагрузкой
16 Устройство для измерения тока
18 Устройство для измерения напряжения
20 Корпус трансформатора
22, 221, 222 Критический узел
23 Некритический узел
24 Проверочное устройство
26 Регулятор напряжения
30 Вычисление
31 Вычисление
32 Определение
33 Расчет
34 Расчет
35 Проверка
36 Изменение
40 Счетная указывающая система потребителя
Во Верхняя граница диапазона
Вu Нижняя граница диапазона
I Ток
P Индуктивная мощность
Q Емкостная мощность.
Claims (42)
1. Устройство (1) для управления устойчивостью местной электросети (3), содержащее
- множество ответвлений (4, 41, 42,…, 4м), причем каждое ответвление (4, 41, 42,…, 4м) включает в себя, по меньшей мере, одного потребителя (5) и/или, по меньшей мере, одну децентрализованную систему (6) энергоснабжения;
- магистральную шину (8), которая соединяет друг с другом ответвления (4, 41, 42,…, 4м);
- регулируемый трансформатор (10) местной электросети, который также соединен с магистральной шиной (8) через электрическую линию (11), с помощью которой предусмотрено измерение (12) напряжения для местной электросети (3);
- переключатель (14) ступеней под нагрузкой для регулирования выходного напряжения трансформатора (10) местной электросети;
- устройство (18) для измерения напряжения, которое соединено с магистральной шиной (8);
- корпус (20) трансформатора, с которым смонтировано устройство (18) для измерения напряжения;
- устройство (16) для измерения тока, которое соединено с, по меньшей мере, одним из множества ответвлений (4, 41, 42,…, 4м) и смонтировано с корпусом (20) трансформатора,
причем
- из ответвлений (4, 41, 42,…, 4м) только критические ответвления (42, 43) соединены с устройством (16) для измерения тока.
2. Устройство (1) по п.1, причем
- ответвление (41, 42,…, 4м) классифицируется как критическое ответвление(42, 43), если
подача мощности, соответственно, отбор мощности в соответствующем ответвлении (42,43) превышает предварительно заданный предел, или
длина линии или кабеля соответствующего ответвления (42, 43) превышает предварительно заданный предел, или
полное электрическое сопротивление линии или кабеля в соответствующем ответвлении (42,43) превышает предварительно заданный предел.
3. Устройство (1) по п.1 или 2, причем
- в корпусе (20) трансформатора с устройством (16) для измерения тока и устройством (18) для измерения напряжения смонтировано проверочное устройство (24), посредством которого обеспечивается возможность проверки соблюдения верхней границы (Во) диапазона и нижней границы (Вu) диапазона.
4. Устройство (1) по п.1, причем
- устройство (16) для измерения тока, устройство (18) для измерения напряжения и проверочное устройство (24) образуют регулятор (26) напряжения, который для регулировки ступеней трансформатора (10) местной электросети соединен с переключателем (14) ступеней под нагрузкой.
5. Способ для управления устойчивостью местной электросети (3), содержащий следующие этапы:
- определение (32) критических ответвлений (42, 43) местной электросети (3);
- вычисление (30) эквивалентного полного электрического сопротивления для каждого критического ответвления (42, 43) при минимальном узловом напряжении в местной электросети (3);
- вычисление (31) эквивалентного полного электрического сопротивления для каждого критического ответвления (42, 43) при максимальном узловом напряжении в местной электросети (3);
- расчет актуального тока, причем расчет производят для каждого из критических ответвлений (42, 43);
- расчет (34) испытательного напряжения;
- проверка (35) верхней границы (Во) диапазона и нижней границы (Вu) диапазона в зависимости от направления полной мощности в счетной указывающей системе (40) потребителя;
- изменение (36) напряжения в местной электросети (3) за счет того, что переключатель (14) ступеней под нагрузкой приспосабливает положение ступени к трансформатору (10) местной электросети с тем, чтобы напряжение в местной электросети (3) оставалось в пределах верхней границы (Во) диапазона и нижней границы (Вu) диапазона.
6. Способ по п.5, причем
ответвление (41, 42,…, 4м) классифицируют как критическое ответвление(42, 43), если
подача мощности, соответственно, отбор мощности в соответствующем ответвлении (42,43) превышает предварительно заданный предел, или
длина линии или кабеля соответствующего ответвления (42, 43) превышает предварительно заданный предел, или
полное электрическое сопротивление линии или кабеля в соответствующем ответвлении (42,43) превышает предварительно заданный предел.
7. Способ по п.6, причем
- значение напряжения в каждом критическом узле (22) критических ответвлений (42, 43) рассчитывают из напряжения в магистральной шине (8) и из повышения напряжения или понижения напряжения.
8. Способ по одному из пп.5-7, причем
- измерение напряжения в магистральной шине (8), а также измерение тока в каждом критическом ответвлении (42, 43) проводят в корпусе (20) трансформатора с помощью устройства (16) для измерения тока и с помощью устройства (18) для измерения напряжения.
9. Способ по п.5, причем
- из измеренных данных вычисляют полную мощность каждого критического ответвления (42, 43) и передают на проверочное устройство (24), с помощью которого проверяют соблюдение верхней границы (Во) диапазона и нижней границы (Вu) диапазона.
10. Способ по п.9, причем
- при превышении верхней границы (Во) диапазона или при принижении нижней границы (Вu) диапазона проверочное устройство (24) предпринимает настройку ступеней трансформатора (10) местной электросети.
11. Способ по п.5, причем
- классификацию ответвлений (4, 41, 42,…, 4м) как критических ответвлений (42, 43) местной электросети (3) представляют, если подача мощности, соответственно, отбор мощности, длина линии или кабеля соответствующего ответвления (4, 41, 42,…, 4м) или полное электрическое сопротивление линии или кабеля в соответствующем ответвлении (4, 41, 42,…, 4м) превышает предварительно заданный предел.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102013109611.5 | 2013-09-03 | ||
| DE102013109611.5A DE102013109611A1 (de) | 2013-09-03 | 2013-09-03 | Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung der Stabilität eines Ortsnetzes mit einem regelbaren Ortsnetztransformator |
| PCT/EP2014/067330 WO2015032598A1 (de) | 2013-09-03 | 2014-08-13 | Vorrichtung und verfahren zur steuerung der stabilität eines ortsnetzes mit einem regelbaren ortsnetztransformator |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016112308A RU2016112308A (ru) | 2017-10-09 |
| RU2016112308A3 RU2016112308A3 (ru) | 2018-07-02 |
| RU2665700C2 true RU2665700C2 (ru) | 2018-09-04 |
Family
ID=51352502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016112308A RU2665700C2 (ru) | 2013-09-03 | 2014-08-13 | Устройство и способ для управления устойчивостью местной электросети с регулируемым трансформатором местной электросети |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10027121B2 (ru) |
| EP (1) | EP3042428B1 (ru) |
| KR (1) | KR102341522B1 (ru) |
| CN (1) | CN105659463B (ru) |
| BR (1) | BR112016004666B1 (ru) |
| DE (1) | DE102013109611A1 (ru) |
| ES (1) | ES2742811T3 (ru) |
| PL (1) | PL3042428T3 (ru) |
| PT (1) | PT3042428T (ru) |
| RU (1) | RU2665700C2 (ru) |
| UA (1) | UA118853C2 (ru) |
| WO (1) | WO2015032598A1 (ru) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6271209B2 (ja) * | 2013-10-10 | 2018-01-31 | 三井不動産株式会社 | 複数の街区のエネルギー需給を調整するためのエネルギー管理システム、及びエネルギー管理方法 |
| DE102016116589A1 (de) * | 2016-09-06 | 2018-03-08 | Innogy Se | Verfahren und System zur dezentralen Weitbereichsregelung |
| EP3407453B1 (de) * | 2017-05-22 | 2022-02-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Stabilisierung eines elektrischen stromnetzes |
| DE102017112748A1 (de) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | EnBW Energie Baden-Württemberg AG | Ortsnetzstation mit variablen Niederspannungsabgängen |
| CN109327051B (zh) * | 2018-11-15 | 2021-11-02 | 国网冀北电力有限公司经济技术研究院 | 交直流配电网设计参数确定方法及装置 |
| AR124414A1 (es) | 2020-12-18 | 2023-03-22 | Century Therapeutics Inc | Sistema de receptor de antígeno quimérico con especificidad de receptor adaptable |
| CN113806974B (zh) * | 2021-08-06 | 2023-10-17 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种变压器套管电连接的稳定性评估方法、装置及*** |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU68723U1 (ru) * | 2007-01-09 | 2007-11-27 | Ооо "Нпп "Югпромавтоматизация" | Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами |
| RU80595U1 (ru) * | 2008-08-25 | 2009-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "Энергия" | Высокоточный стабилизатор напряжения переменного тока |
| DE102009014243A1 (de) * | 2009-03-20 | 2010-09-23 | A. Eberle Gmbh & Co. Kg | Ortsnetztrafo, bzw. Schaltung für einen elektrischen Verteiltransformator |
| WO2011076887A2 (de) * | 2009-12-23 | 2011-06-30 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen | Verfahren zur leistungsregelung innerhalb eines netzwerksegments eines wechselspannungsnetzwerkes und netzwerksegment |
| DE102012202273A1 (de) * | 2012-02-15 | 2013-08-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Transformatoranordnung für die Ortsnetz-Spannungsversorgung |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19743864C1 (de) * | 1997-10-04 | 1999-04-15 | Reinhausen Maschf Scheubeck | Stufenschalter |
| DE19933811A1 (de) | 1999-07-20 | 2001-02-01 | Abb Research Ltd | Drehstromtransformator für Mittel- und Hochspannungen mit einer Anordnung zur Spannungsregelung |
| JP4022708B2 (ja) | 2000-06-29 | 2007-12-19 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
| AT501582B1 (de) * | 2001-11-20 | 2007-05-15 | Va Tech Elin Transformatoren G | Verfahren zur regelung der elektrischen spannung in elektrischen versorgungsnetzen sowie einrichtung zur durchführung des verfahrens |
| JP3929767B2 (ja) | 2001-12-14 | 2007-06-13 | 三菱電機株式会社 | 電力系統の横流補償制御システム |
| CN201075701Y (zh) * | 2007-09-18 | 2008-06-18 | 顾士平 | 可再生能源并网发电装置 |
| DE102010018996A1 (de) | 2010-05-03 | 2011-11-03 | Hamburg Innovation Gmbh | Vorrichtung zur Messung der Netzimpedanz eines elektrischen Versorgungsnetzes |
| DE102011108255A1 (de) | 2011-07-22 | 2013-01-24 | ct.e Controltechnology Engineering GmbH | Verfahren zur adaptiven Regelung der Versorgungsspannung in Ortsnetzen |
| US8838285B2 (en) * | 2011-07-26 | 2014-09-16 | General Electric Company | Devices and methods for decentralized power factor control |
| ES2609430T3 (es) | 2011-11-08 | 2017-04-20 | Sag Gmbh | Procedimiento y dispositivo para el control de la estabilidad de una red de baja tensión |
| CN202435050U (zh) * | 2012-01-16 | 2012-09-12 | 华锐风电科技(集团)股份有限公司 | 风电场的分布式储能*** |
-
2013
- 2013-09-03 DE DE102013109611.5A patent/DE102013109611A1/de not_active Ceased
-
2014
- 2014-08-13 CN CN201480055902.3A patent/CN105659463B/zh active Active
- 2014-08-13 US US14/911,392 patent/US10027121B2/en active Active
- 2014-08-13 BR BR112016004666-8A patent/BR112016004666B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2014-08-13 UA UAA201602047A patent/UA118853C2/uk unknown
- 2014-08-13 PL PL14750734T patent/PL3042428T3/pl unknown
- 2014-08-13 WO PCT/EP2014/067330 patent/WO2015032598A1/de active Application Filing
- 2014-08-13 KR KR1020167008767A patent/KR102341522B1/ko active IP Right Grant
- 2014-08-13 PT PT14750734T patent/PT3042428T/pt unknown
- 2014-08-13 ES ES14750734T patent/ES2742811T3/es active Active
- 2014-08-13 RU RU2016112308A patent/RU2665700C2/ru active
- 2014-08-13 EP EP14750734.7A patent/EP3042428B1/de active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU68723U1 (ru) * | 2007-01-09 | 2007-11-27 | Ооо "Нпп "Югпромавтоматизация" | Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами |
| RU80595U1 (ru) * | 2008-08-25 | 2009-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "Энергия" | Высокоточный стабилизатор напряжения переменного тока |
| DE102009014243A1 (de) * | 2009-03-20 | 2010-09-23 | A. Eberle Gmbh & Co. Kg | Ortsnetztrafo, bzw. Schaltung für einen elektrischen Verteiltransformator |
| WO2011076887A2 (de) * | 2009-12-23 | 2011-06-30 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen | Verfahren zur leistungsregelung innerhalb eines netzwerksegments eines wechselspannungsnetzwerkes und netzwerksegment |
| DE102012202273A1 (de) * | 2012-02-15 | 2013-08-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Transformatoranordnung für die Ortsnetz-Spannungsversorgung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR112016004666A2 (pt) | 2017-08-01 |
| UA118853C2 (uk) | 2019-03-25 |
| ES2742811T3 (es) | 2020-02-17 |
| EP3042428B1 (de) | 2019-05-22 |
| EP3042428A1 (de) | 2016-07-13 |
| PL3042428T3 (pl) | 2019-11-29 |
| PT3042428T (pt) | 2019-08-29 |
| US20160233680A1 (en) | 2016-08-11 |
| WO2015032598A1 (de) | 2015-03-12 |
| DE102013109611A1 (de) | 2015-03-05 |
| RU2016112308A3 (ru) | 2018-07-02 |
| KR20160048211A (ko) | 2016-05-03 |
| US10027121B2 (en) | 2018-07-17 |
| BR112016004666B1 (pt) | 2021-11-30 |
| CN105659463A (zh) | 2016-06-08 |
| KR102341522B1 (ko) | 2021-12-21 |
| CN105659463B (zh) | 2018-09-18 |
| RU2016112308A (ru) | 2017-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2665700C2 (ru) | Устройство и способ для управления устойчивостью местной электросети с регулируемым трансформатором местной электросети | |
| RU2605085C2 (ru) | Способ и устройство для ввода электрической энергии в электрическую сеть электроснабжения | |
| Juamperez et al. | Voltage regulation in LV grids by coordinated volt-var control strategies | |
| EP1324454B1 (en) | Determining an operational limit of a power transmission line | |
| Su | Stochastic evaluation of voltages in distribution networks with distributed generation using detailed distribution operation models | |
| US9971371B2 (en) | Method for predicting a voltage collapse in a micro-grid connected to a power distribution network | |
| US9588557B2 (en) | Reactive following for distributed generation and loads of other reactive controller(s) | |
| CA2783426C (en) | Devices and methods for decentralized volt/var control | |
| US20130030599A1 (en) | Devices and methods for decentralized coordinated volt/var control | |
| CN108370157A (zh) | 控制电力分配的方法 | |
| EP2869422A1 (en) | Method and system for monitoring a grid voltage in a low voltage grid | |
| Langkowski et al. | Grid impedance determination—relevancy for grid integration of renewable energy systems | |
| Li et al. | Increasing distributed generation using automatic voltage reference setting technique | |
| Chen et al. | Improved adaptive voltage controller for active distribution network operation with distributed generation | |
| Geschermann et al. | Grid-control-Implementation of the grid traffic light concept in a field test | |
| Jadid et al. | Voltage Control Approach in Smart Distribution Network with Renewable Distributed Generation | |
| Maucher et al. | Superordinate control for increasing feed-in capacity and improving power quality in low voltage distribution grids | |
| Lang et al. | Results of the laboratory tests of a novel regulator for meshed low-voltage networks | |
| Govindaraj et al. | A wide area monitoring system using neuro control technique for load restoration | |
| Kilter et al. | Monitoring of Electrical Distribution Network Operation | |
| John | Experimental Testbed for Load Control on an AC/DC Microgrid | |
| Raipala et al. | Network information system based loss of mains risk management | |
| Beuning et al. | PV Penetration Optimization with WAM Smart Inverters through Reduction of Power System Distribution Losses | |
| Chathurangi | Evaluation and Enhancement of Solar PV Hosting Capacity for Management of Voltage Rise in LV Networks | |
| Chen et al. | Design and Verification of a CVR Scheme for Distribution Systems with Photovoltaic Penetration |