СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТЬЮ, КОМПЬЮТЕРНОЕ УСТРОЙСТВО, УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ И ПРЕРЫВАТЕЛЬ ЦЕПИ
METHOD OF CONTROLLING A DISTRIBUTION ELECTRICAL NETWORK, A COMPUTER DEVICE, A CONTROL DEVICE, A DISTRIBUTION ELECTRICAL NETWORK AND A CIRCUIT BREAKER

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу управления распределительной электрической сетью.
Уровень техники
Как известно, современные распределительные электрические сети обычно содержат большое количество различных электрических устройств, работающих в качестве потребителей электроэнергии (нагрузки) или генераторов, в основном, независимо друг от друга.
Опыт показывает, что отсутствие согласованности в работе указанных электрических устройств может привести к резким скачкам потребления электроэнергии, которое с течением времени может существенно меняться.
Неконтролируемое повышение уровня потребления электроэнергии может привести к нарушению нормальной работы распределительной электрической сети и/или к срабатыванию устройств защиты от перегрузки, что, в свою очередь, может вызвать соответствующие неудобства для пользователей.
Кроме того, неконтролируемое увеличение спроса на электроэнергию может стать причиной того, что пользователи будут обязаны выплачивать энергетической компании высокие пени.
Существующие способы управления для активного регулирования режима потребления в распределительных электрических сетях не обеспечивают удовлетворительные функциональные характеристики.
Как правило, такие способы управления основаны на применении предварительно заданной автоматики аварийного отключения нагрузки (например, схем веерного отключения потребителей электроэнергии), которая имеет ряд недостатков.
Главным образом, в качестве основы для отключения потребителей они предусматривают использование мгновенных измерений, то есть они отключают потребителей электроэнергии незамедлительно после того, как потребление электроэнергии превысит фиксированное пороговое значение. Это может привести к ненужным отключениям потребителей электроэнергии в случае переходных процессов, например, во время запуска двигателя.
Кроме того, существующие способы управления часто демонстрируют свою непригодность при регулировании режима потребления в распределительных электрических сетях, в которых установлены электрические генераторы (например, аккумуляторные батареи, фотоэлектрические системы, солнечные электростанции, ветряные электростанции, дизельные электростанции и другие подобные системы), обеспечивающие электрическую энергию на местном уровне.
Более того, существующие способы управления, как правило, не приспособлены для того, чтобы полностью использовать тот факт, что большинство потребителей электроэнергии или генераторов, установленных в более поздних распределительных электрических сетях, имеют уставки, которые можно с течением времени динамически изменять.
Таким образом, на рынке по-прежнему существует необходимость в способах управления, способных обеспечить эффективное регулирование режима потребления в распределительных электрических сетях и, тем самым, исключить или уменьшить нежелательные срабатывания устройств защиты от перегрузок и обязательства по выплате пени энергетической компании.
Раскрытие изобретения
Для того чтобы удовлетворить данную потребность, в настоящем изобретении предложен способ управления распределительной электрической сетью в соответствии с пунктом 1 и соответствующими зависимыми пунктами формулы изобретения.
В общем, настоящее изобретение относится к способу управления распределительной электрической сетью, содержащей одно или более первых сетевых устройств, имеющих изменяемые уставки.
Способ согласно настоящему изобретению включает в себя этап, на котором определяют целевое значение потребления для распределительной электрической сети в конечный момент интервала времени наблюдения, в течение которого выполняется наблюдение за потреблением указанной распределительной электрической сети в заданном электрическом узле наблюдения указанной распределительной электрической сети.
Способ согласно настоящему изобретению включает в себя этап, на котором выполняют процедуру управления для управления уставками указанных первых сетевых устройств.
Согласно настоящему изобретению указанная процедура управления включает этапы, на которых:
- получают входные данные, относящиеся к одной или более выявленным электрическим величинам указанной распределительной электрической сети в контрольный момент в пределах указанного интервала времени наблюдения;
- вычисляют измеренное значение потребления в указанном электрическом узле наблюдения в контрольный момент;
- вычисляют прогнозное значение потребления для указанной распределительной электрической сети в конечный момент указанного интервала времени наблюдения;
- проверяют, удовлетворены ли в контрольный момент критерии вмешательства для модификации одной или более уставок указанных первых сетевых устройств;
- если указанные критерии вмешательства не удовлетворены, сохраняют уставки указанных первых сетевых устройств неизменными;
- если указанные критерии вмешательства удовлетворены, проверяют, удовлетворяет ли прогнозное значение потребления первым критериям сходимости относительно целевого значения потребления;
- если прогнозное значение потребления удовлетворяет указанным первым критериям сходимости, сохраняют уставки указанных первых сетевых устройств неизменными;
- если указанное прогнозное значение потребления не удовлетворяет указанным первым критериям сходимости, и если уставки указанных первых сетевых устройств ранее не были изменены до наступления контрольного момента, выполняют следующие этапы:
- вычисляют требуемое значение изменения мощности для указанной распределительной электрической сети для достижения указанного целевого значения потребления;
- вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для одного или более первых сетевых устройств,;
- вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для указанной распределительной электрической сети;
- вычисляют уровень приоритета для указанной распределительной электрической сети;
- выдают управляющие сигналы для изменения уставок одного или более первых сетевых устройств; причем указанные управляющие сигналы содержат информацию, указывающую уровень приоритета, вычисленный для указанной распределительной электрической сети.
Предпочтительно, если указанное прогнозное значение потребления не удовлетворяет указанным первым критериям сходимости, и если уставки указанных первых сетевых устройств уже были изменены в пределах указанного интервала времени наблюдения, то указанная процедура управления включает этапы, на которых:
- проверяют, удовлетворяет ли указанное прогнозное значение потребления вторым критериям сходимости относительно указанного целевого значения потребления;
- если указанное прогнозное значение потребления удовлетворяет указанным вторым критериям сходимости, сохраняют уставки указанных первых сетевых устройств неизменными;
- если указанное прогнозное значение потребления не удовлетворяет указанным вторым критериям сходимости, выполняют следующие этапы:
- вычисляют требуемое значение изменения мощности для указанной распределительной электрической сети для достижения указанного целевого значения потребления;
- вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для одного или более первых сетевых устройств;
- вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для указанной распределительной электрической сети;
- вычисляют уровень приоритета для указанной распределительной электрической сети;
- выдают управляющие сигналы для изменения уставок одного или более первых сетевых устройств; причем указанные управляющие сигналы содержат информацию, указывающую уровень приоритета, вычисленный для указанной распределительной электрической сети.
Предпочтительно, указанный этап, на котором проверяют, удовлетворены ли указанные критерии вмешательства, включает этапы, на которых:
- проверяют, находится ли контрольный момент в пределах интервала времени ограничения, входящего в указанный интервал времени наблюдения;
- проверяют, является ли контрольный момент кратным заданному периоду вмешательства.
Предпочтительно, указанное измеренное значение потребления вычисляют на основании средних значений, относящихся к одной или более электрическим величинам указанной распределительной электрической сети, причем указанные средние значения вычисляют на основании указанных входных данных.
Предпочтительно, способ согласно настоящему изобретению включает этап, на котором задают уровень приоритета для указанной распределительной электрической сети в конечный момент указанного интервала времени наблюдения.
Предпочтительно, способ согласно настоящему изобретению включает в себя этап, на котором генерируют управляющие сигналы для задания одной или более уставкам указанных первых сетевых устройств соответствующих предварительно заданных значений в конечный момент указанного интервала времени наблюдения, или этап, на котором сохраняют неизменными уставки указанных первых сетевых устройств в конечный момент указанного интервала времени наблюдения.
Предпочтительно, указанный интервал времени наблюдения имеет продолжительность, соответствующую периоду расчета оплаты за электроэнергию, принятому для указанной распределительной электрической сети.
Способ согласно настоящему изобретению обеспечивает согласованное управление конфигурацией распределительной электрической сети для управления потреблением в ней в течение последовательных предварительно заданных интервалов времени.
В частности, способ согласно настоящему изобретению позволяет динамически и адаптивно управлять уставками установленных сетевых устройств для обеспечения оптимальных целевых значений потребления в течение указанных последовательных предварительно заданных интервалов времени.
В способе согласно настоящему изобретению принимают критерии управления потреблением, которые можно легко регулировать и настраивать в зависимости от рабочих условий распределительной электрической сети.
Согласно еще одному аспекту в настоящем изобретении предложена компьютерная программа в соответствии с пунктом 11 прилагаемой формулы изобретения.
Согласно другому аспекту в настоящем изобретении предложено компьютерное устройство в соответствии с пунктом 12 прилагаемой формулы изобретения.
Согласно еще одному аспекту в настоящем изобретении предложено устройство управления в соответствии с пунктом 13 прилагаемой формулы изобретения.
Согласно другому аспекту в настоящем изобретении предложен прерыватель цепи (например, прерыватель цепи с литым корпусом или пневматический прерыватель цепи) в соответствии с пунктом 14 прилагаемой формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего описания предпочтительных, но не исключающих вариантов, не ограничивающих настоящее изобретение и проиллюстрированных лишь в качестве примера на прилагаемых чертежах, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 схематично показана распределительная электрическая сеть и ее устройство управления согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2-12 представлены схемы, иллюстрирующие способ согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Из упомянутых выше чертежей видно, что настоящее изобретение относится к способу 1 управления низковольтной или средневольтной распределительной электрической сетью 100.
В рамках настоящего изобретения понятие «низковольтный» относится к рабочим напряжениям до 1 кВ переменного тока и 1,5 кВ постоянного тока, а понятие «средневольтный» относится к рабочим напряжениям от 1 кВ переменного тока и 1,5 кВ постоянного тока до нескольких десятков киловольт, например, до 72 кВ переменного тока и 100 кВ постоянного тока.
Распределительная электрическая сеть 100 может представлять собой электрическую сеть для относительно крупных производственных, коммерческих и жилых зданий или предприятий. Например, она может характеризоваться средним потреблением электроэнергии, находящимся в диапазоне от 0,05 МВт до 10 МВт.
Распределительная электрическая сеть 100 питается от источника 150 электроэнергии, который может представлять собой, например, предприятие по производству электроэнергии или может содержать множество параллельных систем или станций по производству электроэнергии.
1
N
1
M
Распределительная электрическая сеть 100 содержит одно или более сетевых устройств CD, …, CD, UD, …, UD, выполненных с возможностью функционирования в качестве потребителей электроэнергии (электрических нагрузок, то есть выполненных с возможностью потребления электрической энергии, обеспечиваемой источником 150 электроэнергии и/или какими-либо электрическими генераторами) или же выполненных с возможностью функционирования в качестве электрических генераторов (то есть выполненных с возможностью обеспечения электрической энергии в источник 150 электроэнергии и/или каким-либо потребителям электроэнергии).
1
N
1
M
Как показано на фиг. 1, сетевые устройства CD, …, CD, UD, …, UD могут быть расположены на различных ветвях сети в соответствии с многоуровневой конфигурацией.
Однако возможны различные конфигурации, в зависимости от имеющихся потребностей.
1
N
Распределительная электрическая сеть 100 содержит одно или более первых сетевых устройств CD, …, CD, имеющих изменяемые уставки, то есть уставки, которые можно модифицировать во время работы распределительной электрической сети.
1
M
Распределительная электрическая сеть 100 может также содержать одно или более вторых сетевых устройств UD, …, UD, имеющих неизменяемые уставки, то есть уставки, которые невозможно модифицировать во время работы распределительной электрической сети, например, из-за требований по управлению или ограничений, предусмотренных для нее.
1
N
1
M
Для полной ясности важно определить, что заданное сетевое устройство CD, …, CD, UD, …, UD можно рассматривать в качестве имеющего изменяемые или неизменяемые уставки в зависимости от того, каким образом указанное сетевое устройство будет функционировать в распределительной электрической сети 100, а не от его конкретной конструкции или возможных рабочих режимов.
Таким образом, заданное сетевое устройство (например, электрический генератор), которое в принципе может функционировать при разных уставках, считается имеющим неизменяемые уставки, если невозможно вмешаться в его работу во время функционирования распределительной электрической сети 100.
Наоборот, заданное сетевое устройство (например, потребитель электроэнергии, действующий по принципу «включено-выключено»), которое в принципе способно функционировать только с предварительно заданной уставкой, считается имеющим изменяемые уставки, если его можно включить/выключить в зависимости от имеющихся потребностей без конкретных требований во время функционирования распределительной электрической сети 100.
1
N
1
M
Как можно легко понять, и первые сетевые устройства CD, …, CD, и вторые сетевые устройства UD, …, UD могут быть выполнены с возможностью функционирования в качестве потребителей электроэнергии или в качестве электрических генераторов. Например, они могут представлять собой приводы, потребители электроэнергии, работающие по принципу «включено-выключено», аккумуляторные батареи, конденсаторные батареи, генераторы тока или напряжения, и другие подобные устройства.
1
N
Очевидно, что даже если рабочие уставки первых сетевых устройств CD, …, CD являются изменяемыми во время функционирования распределительной электрической сети 100, в любом случае они подвержены техническим ограничениям и/или временным ограничениям.
К примерам технических ограничений относятся технические требования, заданные типологией или природой первых сетевых устройств.
Примерами временных ограничений являются следующие ограничения:
- максимальное время отключения (tmax, откл) для потребителей электроэнергии или генераторов: данный параметр представляет собой максимальный период времени, в течение которого потребитель электроэнергии или генератор могут быть отключены от распределительной электрической сети;
- минимальное время отключения (tmax, tmin, откл) для потребителей электроэнергии или генераторов: данный параметр представляет собой минимальный период времени, в течение которого потребитель электроэнергии или генератор не может быть повторно подключен к распределительной электрической сети после его отключения;
- минимальное время подключения (tmax, tmin, вкл) для потребителей электроэнергии или генераторов: данный параметр представляет собой минимальный период времени, в течение которого потребитель электроэнергии или генератор должен быть подключен в распределительную электрическую сеть после его включения.
1
N
Поскольку они имеют изменяемые уставки во время функционирования распределительной электрической сети 100, уставкам первых сетевых устройств CD, …, CD может быть предпочтительно назначен заданный приоритет, который представляет собой числовое значение (показатель), указывающий порядок, с которым следует менять указанные уставки, в случае необходимости.
1
N
Из приведенного ниже описания ясно следует, что в каждый рабочий момент, функционирование каждого первого сетевого устройства CD, …, CD может быть представлено в виде характеристической зависимости в системе отсчета ΔP-r, где ΔP представляет собой (положительное или отрицательное) изменение мощности, которое может быть получено при изменении уставок указанного первого сетевого устройства, а r представляет собой приоритет, назначенный уставкам указанного первого сетевого устройства для модификации.
Для полной ясности следует определить, что в рамках настоящего изобретения система отсчета ΔP-r представляет собой систему отсчета (например, типа декартовой системы координат), в которой изменение мощности, обеспечиваемое устройством, установкой или сетью путем модификации его уставок, выражено в виде функции от приоритета, назначенного уставкам указанного устройства, установки или сети.
1
K
1
N
1
M
Предпочтительно, распределительная электрическая сеть 100 содержит одно или более управляемых переключающих устройств B, …, B для отключения/подключения одного или более сетевых устройств CD, …, CD, UD, …, UD или одной или более ветвей сети от источника 150 электроэнергии/к источнику 150 электроэнергии.
1
K
Переключающие устройства B, …, B могут включать, например, прерыватели цепи, замыкатели, интерфейсы ввода/вывода, интерфейсы связи или другие подобные устройства.
CC
ow
Способ согласно настоящему изобретению обеспечивает управление потреблением распределительной электрической сети 100 в ее предварительно заданном электрическом узле P наблюдения в течение предварительно заданного интервала T времени наблюдения.
Для полной ясности следует определить, что в рамках настоящего изобретения понятие «потребление» обозначает потребление электроэнергии, среднее потребление мощности или другие физические величины, эквивалентные перечисленным выше параметрам; также следует указать, что понятие «мощность» может относиться к «активной мощности», «реактивной мощности» или «кажущейся мощности» в зависимости от конкретных потребностей.
ow
Во время функционирования распределительной электрической сети 100 способ согласно настоящему изобретению выполняется периодически с последовательными интервалами T времени наблюдения.
CC
Электрический узел P наблюдения представляет собой любой электрический узел распределительной электрической сети 100, в котором следует вести наблюдение за режимом потребления распределительной электрической сети 100.
CC
Электрический узел P наблюдения может быть выбран в зависимости от имеющихся потребностей, например, в соответствии с ограничениями по управлению, необходимыми для распределительной электрической сети 100.
ow
CC
Интервал T времени наблюдения представляет собой период времени, в течение которого осуществляется наблюдение за потреблением распределительной электрической сети 100 в электрическом узле P наблюдения.
ow
Предпочтительно, интервал T времени наблюдения имеет продолжительность, соответствующую периоду расчета оплаты за электроэнергию (например, 15 минутам), принятому энергетической компанией для подачи электрической энергии в распределительную электрическую сеть 100.
ow
Однако продолжительность интервала T времени наблюдения может быть выбрана в зависимости от имеющихся потребностей.
ow
Таким образом, в течение срока эксплуатации распределительной электрической сети 100 можно применять интервалы T времени наблюдения различной продолжительности.
ow
S
E
Каждый интервал T времени наблюдения имеет начальный момент t и конечный момент t.
S
ow
E
Предпочтительно, начальный момент t каждого интервала T времени наблюдения выбирается так, чтобы он совпадал с конечным моментом t непосредственного предыдущего интервала времени наблюдения.
S
ow
Предпочтительно, начальные моменты t последовательных интервалов T времени наблюдения, применяемых во время срока эксплуатации распределительной электрической сети 100, синхронизированы с опорным сигналом, принимаемым от источника 100 электроэнергии на периодической основе, например, один раз в день.
Ctv
CC
E
ow
Согласно настоящему изобретению способ 1 содержит этап 3, на котором определяют целевое значение E потребления для распределительной электрической сети 100 (в ее электрическом узле P наблюдения) в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
ctv
ow
Целевое значение E потребления представляет собой уровень потребления, который требуется достичь в распределительной электрической сети 100 в конце интервала T времени наблюдения.
CTV
ow
Целевое значение E потребления зависит от текущих рабочих условий распределительной электрической сети 100 и, таким образом, может меняться от одного интервала T времени наблюдения к другому.
Ctv
ow
Целевое значение E потребления предпочтительно выбирается так, чтобы оно удовлетворял требованиям по управлению, необходимым для распределительной электрической сети 100 во время интервала T времени наблюдения и устанавливаемым, например, управляющим сети или энергетической компанией.
1
N
Согласно настоящему изобретению, способ 1 содержит этап 4, на котором выполняют процедуру 40 управления для управления уставками первых сетевых устройств CD, …, CD распределительной электрической сети 100.
ow
1
N
ctv
ow
В общем и целом, процедура 40 управления включает последовательность этапов управления, направленных на регулирование, в зависимости от потребления в распределительной электрической сети 100 в течение интервала T времени наблюдения, уставок первых сетевых устройств CD, …, CD так, чтобы распределительная электрическая сеть 100 могла достичь целевого значения E потребления, спрогнозированного для указанного интервала T времени наблюдения.
C
ow
Процедуру 40 управления предпочтительно выполняют в один или более предварительно заданных контрольных моментов t, входящих в интервал T времени наблюдения.
C
S
s
ow
c
S
s
Предпочтительно, каждый контрольный момент t кратен предварительно заданному периоду ΔT выборки (например, 1 с), измеряемому так, чтобы он начинался от начального момента t интервала T времени наблюдения. На практике каждый контрольный момент может быть определен как t=K1*ΔT, где K1 представляет собой целое положительное число, отсчитываемое так, чтобы начинать от начального момента t.
c
ow
CC
ctv
1
N
ctv
Как очевидно из нижеследующего описания, в каждый контрольный момент t интервала T времени наблюдения процедура 40 управления обеспечивает измерение фактического потребления распределительной электрической сети 100 в электрическом узле P наблюдения, и проверку того, соответствует ли фактическое потребление распределительной электрической сети 100 спрогнозированному целевому значению E потребления, а также выдачу управляющих сигналов CON для модификации уставок первых сетевых устройств CD, …, CD, если это необходимо для достижения целевого значения E потребления.
1
N
c
Hw
ow
I
s
ow
Как будет очевидно из приведенного ниже описания, согласно настоящему изобретению любое возможное вмешательство в отношении первых сетевых устройств CD, …, CD происходит только тогда, когда контрольный момент t, в который выполняется процедура 40 управления, не входит в предварительно заданный интервал T времени ограничения, содержащийся в интервале T времени наблюдения, и когда указанный контрольный момент кратен предварительно заданному периоду ΔT вмешательства (например, 60 с), измеряемому так, чтобы он начинался от начального момента t интервала T времени наблюдения.
Далее приведено описание указанной процедуры 40 управления.
in
ow
Согласно настоящему изобретению процедура 40 управления включает в себя этап 401, на котором получают входные данные D, относящиеся к одной или более выявленным электрическим величинам распределительной электрической сети 100 в контрольный момент tc, входящий в интервал T времени наблюдения.
IN
1
N
1
M
CC
Входные данные D могут относиться к любой подходящей электрической величине, которая касается функционирования одного или более сетевых устройств CD, …, CD, UD, …, UD и позволяет измерить фактическое потребление распределительной электрической сети 100 в электрическом узле P наблюдения.
IN
Предпочтительно, входные данные D обеспечиваются одним или более устройствами 400 обнаружения (например, датчиками напряжения, датчиками тока и другими подобными датчиками) распределительной электрической сети 100.
IN
1
N
1
M
Однако согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения входные данные D могут включать в себя также данные, полученные из таблиц или баз данных, описывающих рабочие характеристики одного или более сетевых устройств CD, …, CD, UD, …, UD распределительной электрической сети 100.
Cmv
CC
Согласно настоящему изобретению процедура 40 управления включает в себя этап 402, на котором вычисляют измеренное значение E потребления в электрическом узле P наблюдения в контрольный момент tc.
Cmv
IN
Вычисление измеренного значения E предпочтительно основано на входных данных D, полученных на предыдущем этапе 401 процедуры 40 управления.
Cmv
in
Предпочтительно, измеренное значение E вычисляют на основании средних значений А одной или более электрических величин распределительной электрической сети 100. Такие средние значения А могут, в свою очередь, быть вычислены на основании входных данных D путем осуществления вычислений скользящего среднего (в соответствии с вычислительными алгоритмами известного типа) в течение подходящего интервала времени вычисления, который может быть выбран в зависимости от имеющихся потребностей.
CC
Cmv
C
На фиг. 5 схематично представлен пример кривой (изображенной сплошной линией), отражающей фактическое потребление распределительной электрической сети в электрическом узле P наблюдения. Такая кривая схематично иллюстрирует последовательность измеренных значений E, вычисленных в соответствующие последовательные контрольные моменты t.
CFV
Cfv
E
ow
Согласно настоящему изобретению процедура 40 управления включает в себя этап 403, на котором вычисляют прогнозное значение E потребления для распределительной электрической сети 100. Прогнозное значение E потребления предпочтительно относится к конечному моменту t интервала T времени наблюдения.
Cfv
CC
E
ow
C
В основном прогнозное значение E потребления отражает оценку уровня потребления распределительной электрической сети в электрическом узле P наблюдения, который вероятно может достичь распределительная электрическая сеть 100 в конечный момент t интервала T времени наблюдения в свете фактического уровня потребления, измеренного в контрольный момент t.
E
cfv
На фиг. 5 также схематично представлен пример кривой (изображенной пунктирной линией), отражающей прогнозное потребление (в конечный момент t) для распределительной электрической сети. Такая кривая схематично иллюстрирует последовательность прогнозных значений E, вычисленных в соответствующие последовательные контрольные моменты.
cfv
Cmv
Предпочтительно, прогнозное значение E потребления вычисляют на основании фактического потребления распределительной электрической сети 100 в контрольный момент tc, другими словами, на основании измеренного значения E потребления, характеризующего фактическое потребление в контрольный момент tc.
Cfv
Например, в каждый контрольный момент tc прогнозное значение E потребления может быть вычислено на основании следующего отношения:
CMV
c
Cmv
CC
C
E
C
ow
C
где E(t) представляет собой измеренное значение E потребления (в электрическом узле P потребления) в контрольный момент t, а t-t представляет собой остаточный интервал времени до окончания интервала T времени наблюдения (начиная с контрольного момента t).
1
N
Согласно настоящему изобретению процедура 40 управления включает в себя этапы 404, 406, на которых проверяют, удовлетворены ли в контрольный момент tc критерии вмешательства для модификации одной или более уставок первых сетевых устройств CD, …, CD.
Как можно понять из нижеследующего описания, указанные критерии вмешательства проверяют для обеспечения устойчивого и корректного выполнения процедуры 40 управления с учетом ресурсов обработки, имеющихся в наличии для выполнения процедуры 40 управления.
C
ow
Предпочтительно, упомянутые критерии вмешательства относятся только к установке контрольного момента t внутри интервала T времени наблюдения и не относится к режиму потребления в распределительной электрической сети.
C
Hw
Hw
ow
s
Предпочтительно, указанные критерии вмешательства содержат условие о том, что контрольный момент t должен быть за пределами интервала T времени ограничения. При этом интервал T времени ограничения входит в интервал T времени наблюдения и имеет предварительно заданную продолжительность, вычисленную так, чтобы начинаться от начального момента t.
cfv
C
Предпочтительно, такие критерии вмешательства проверяют для обеспечения того, чтобы вычисленная последовательность прогнозных значений E стабилизировалась в достаточной степени в контрольный момент t.
C
I
s
ow
Предпочтительно, указанные критерии вмешательства включают условие, что контрольный момент t должен быть кратным заданному периоду ΔT вмешательства, измеренному так, чтобы начинаться от начального момента t интервала T времени наблюдения.
c
2
I
s
На практике указанные критерии вмешательства включают условие, что t=K*ΔT, где K2 представляет собой целое положительное число, отсчитываемое так, чтобы начинаться от начального момента t.
I
S
Предпочтительно, период ΔT вмешательства (например, 60 с) предварительно задан и превышает по длительности период ΔT выборки, предпочтительно кратен ему.
I
1
N
Предпочтительно, период ΔT вмешательства устанавливают на основании ресурсов обработки, доступных для выполнения этапов процедуры 40 управления, в частности, для выдачи возможных управляющих сигналов для модификации уставок первых сетевых устройств CD, …, CD.
1
N
c
s
Если упомянутые критерии вмешательства не удовлетворены, процедура 40 управления обеспечивает сохранение уставок первых сетевых устройств CD, …, CD неизменными. В этом случае процедуру 40 управления завершают; она далее будет выполняться в последующие контрольные моменты t+ΔT.
c
CTV
E
ow
Если упомянутые критерии вмешательства удовлетворены, процедура 40 управления перейдет к проверке (этап 408) режима потребления распределительной электрической сети 100 в контрольный момент t относительно целевого значения E потребления, которое будет обеспечено в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
Hw
I
Предпочтительно, этап проверки критериев вмешательства содержит этап 404 проверки того, находится ли контрольный момент tc в пределах интервала T времени ограничения, и этап 406 проверки того, кратен ли контрольный момент tc периоду ΔT вмешательства.
CFv
Hw
В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения (фиг. 3) после раскрытого выше этапа 403 вычисления прогнозного значения E потребления процедура 40 управления включает этап 404, на котором проверяют, находится ли контрольный момент tc в пределах интервала T времени ограничения.
Hw
1
N
c
s
Если контрольный момент tc находится в пределах интервала T времени ограничения, то процедура 40 управления включает этап 405, на котором уставки первых сетевых устройств CD, …, CD сохраняют неизменными. В этом случае процедуру 40 управления завершают; она будет далее выполняться в последующие контрольные моменты t+ΔT.
Hw
I
Если контрольный момент tc не находится в пределах интервала T времени ограничения, то процедура 40 управления включает этап 406, на котором проверяют, кратен ли контрольный момент tc периоду ΔT вмешательства.
I
1
N
c
s
Если контрольный момент tc не кратен периоду ΔT вмешательства, то процедура 40 управления включает этап 407, на котором уставки первых сетевых устройств CD, …, CD сохраняют неизменными. В этом случае процедуру 40 управления завершают; она будет выполняться в последующие контрольные моменты t+ΔT.
I
Если контрольный момент tc кратен периоду ΔT вмешательства, то указанные критерии вмешательства оказываются удовлетворенными, и процедура 40 управления перейдет к проверке (этап 408) режима потребления распределительной электрической сети 100.
Cfv
ctv
Согласно настоящему изобретению, если указанные критерии вмешательства удовлетворены, то процедура 40 управления включает 408, на котором проверяют, удовлетворяет ли прогнозное значение E потребления первым критериям сходимости относительно целевого значения E потребления.
Cfv
c
Предпочтительно, согласно указанным первым критериям сходимости прогнозное значение E потребления в контрольный момент t должно удовлетворять следующему условию:
где Е1, Е2 представляют собой, соответственно, первое и второе предварительно заданные граничные значения, причем Е1>Е2.
Cfv
Ctv
На практике, на этапе 408 процедура 40 управления обеспечивает проверку того, попадает ли прогнозное значение E потребления в первую область TR1 допустимых значений, заданную первой и второй предварительно заданными границами В1, В2, обеспечивающими сходимость к целевому значению E потребления.
Ctv
1
N
Указанные предварительно заданные границы характеризуют последовательность максимальных и минимальных прогнозных абсолютных значений потребления, обеспечивающих достижение целевого значения E потребления без вмешательства в первые сетевые устройства CD, …, CD.
ow
Ctv
Предпочтительно, первую и вторую предварительно заданные границы В1, В2 вычисляют в виде полиномиальных кривых, которые оптимизированы (на основе общего количества сетевых устройств) так, чтобы обеспечить превышение (даже значительное) максимального значения потребления, заданного для распределительной электрической сети, в один или более моментов при условии, что общее потребление распределительной электрической сети (в интервале T времени наблюдения) не превышает целевое значение E потребления.
Ctv
E
ow
На фиг. 5-8 указанные предварительно заданные границы схематично показаны в виде соответствующих граничных линий В1, В2, сходящихся к целевому значению E потребления и пересекающихся в нем в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
cfv
Cfv
Cfv
На фиг. 6 проиллюстрирована ситуация, при которой прогнозное значение E потребления удовлетворяет следующему условию: {E>Е1; E>Е2}.
1
N
Ctv
E
ow
Данное условие не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости. Таким образом, будет необходимо изменить уставки одного или более сетевых устройств CD, …, CD для достижения целевого значения E потребления в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
Cfv
1
N
E
c
ow
В частности, поскольку прогнозное значение E потребления является слишком большим по сравнению с первой областью TR1 допустимых значений, необходимо изменить уставки одного или более первых сетевых устройств CD, …, CD так, чтобы уменьшить потребление в распределительной электрической сети в остаточном интервале t-t времени до окончания интервала T времени наблюдения.
cfv
Cfv
Cfv
На фиг. 7 проиллюстрирована ситуация, при которой прогнозное значение E потребления удовлетворяет следующему условию: {E<Е1; E>Е2}.
1
N
Ctv
E
ow
Данное условие удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости. Таким образом, нет необходимости менять уставки одного или более сетевых устройств CD, …, CD для достижения целевого значения E потребления в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
Cfv
Cfv
Cfv
На фиг. 8 проиллюстрирована ситуация, при которой прогнозное значение E потребления удовлетворяет следующему условию: {E<Е1; E<Е2}.
1
N
Ctv
E
ow
Данное условие не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости. Таким образом, можно изменить уставки одного или более сетевых устройств CD, …, CD для достижения целевого значения E потребления в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
Cfv
1
N
E
C
ow
В частности, поскольку прогнозное значение E потребления является слишком малым по сравнению с первой областью TR1 допустимых значений, можно изменить уставки одного или более сетевых устройств CD, …, CD так, чтобы увеличить потребление распределительной электрической сети в остаточном интервале t-t времени до окончания интервала T времени наблюдения.
cfv
1
N
c
s
Согласно настоящему изобретения, если вычисленное прогнозное значение E потребления удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости, то процедура 40 управления включает этап 409, на котором уставки первых сетевых устройств CD, …, CD сохраняют неизменными. В этом случае процедуру 40 управления завершают; она будет выполняться в последующие контрольные моменты t+ΔT.
cfv
1
N
ow
c
Согласно настоящему изобретению, если вычисленное прогнозное значение E потребления не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости, то процедура 40 управления предпочтительно обеспечивает различные последовательности этапов в зависимости от того, были ли уставки первых сетевых устройств CD, …, CD ранее изменены в течение интервала T времени наблюдения до наступления контрольного момента t.
cfv
1
N
ow
c
1
N
Согласно настоящему изобретению, если вычисленное прогнозное значение E потребления не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости, и уставки первых сетевых устройств CD, …, CD не были изменены ни одного раза во время интервала T времени наблюдения до контрольного момента t, процедура 40 управления включает в первую последовательность этапов 410-414 для модификации уставок первых сетевых устройств CD, …, CD.
req
Ctv
E
c
ow
В соответствии с упомянутой выше последовательностью этапов, процедура 40 управления включает этап 410, на котором вычисляют требуемое значение ΔP изменения мощности, требуемое распределительной электрической сетью для достижения целевого значения E потребления в остаточный интервал t-t времени до окончания интервала T времени наблюдения.
req
CC
Ctv
Предпочтительно, требуемое значение ΔP изменения мощности характеризует активную мощность, которую нужно потребить в электрическом узле P наблюдения для достижения целевого значения E потребления.
c
REq
Например, в каждый контрольный момент t требуемое значение ΔP изменения мощности может быть вычислено в соответствии со следующим отношением:
CFV
c
c
E
c
ow
где E(t) представляет собой прогнозное значение потребления, вычисленное в контрольный момент t, а t-t представляет собой остаточный интервал времени до окончания интервала T времени наблюдения.
rEq
Cfv
1
N
Ctv
E
ow
Очевидно, что требуемое значение ΔP изменения мощности будет положительным, если прогнозное значение E потребления является слишком большим по сравнению с первой областью TR1 допустимых значений (фиг. 6). По сути, в этом случае можно изменить уставки первых сетевых устройств CD, …, CD так, чтобы уменьшить потребление в распределительной электрической сети 100 для достижения целевого значения E потребления в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
REQ
Cfv
1
N
Ctv
E
ow
С другой стороны, требуемое значение ΔP изменения мощности будет отрицательным, если прогнозное значение E потребления является слишком малым по сравнению с первой областью TR1 допустимых значений (фиг. 6). По сути, в этом случае необходимо изменить уставки первых сетевых устройств CD, …, CD так, чтобы увеличить потребление в распределительной электрической сети 100 для достижения целевого значение E потребления в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
1
N
В соответствии с упомянутой выше первой последовательностью этапов, процедура 40 управления включает этап 411, на котором вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для одного или более первых сетевых устройств (CD, …, CD), при этом в указанной системе отсчета ΔР представляет собой доступное изменение мощности, а r представляет собой приоритет, назначенный уставкам указанного первого сетевого устройства.
1
N
c
Предпочтительно, упомянутые характеристические зависимости в системе отсчета ΔP-r вычисляют только для первых сетевых устройств CD, …, CD, которые являются активными в контрольный момент t.
Для полной ясности следует указать, что сетевое устройство считается «активным», когда оно не отключено от распределительной электрической сети 100 по какой-либо причине и может функционировать в полном объеме.
c
1
N
Этап 411 процедуры 40 управления основан на упомянутом выше факте, что в каждый контрольный момент t работа каждого первого сетевого устройства CD, …, CD может быть представлена посредством характеристических зависимостей, выражающих доступное (положительное или отрицательное) изменение ΔР мощности для указанного первого сетевого устройства (при модификации уставок указанного первого устройства) в виде функции от приоритета r, назначенного уставкам указанного первого сетевого устройства.
s
ow
Характеристические зависимости заданного первого сетевого устройства могут быть вычислены на основании уставок, установленных в начальный момент t интервала T времени наблюдения для указанного первого сетевого устройства, и на основании технических ограничений и временных ограничений, установленных для указанного первого сетевого устройства.
s
ow
Например, характеристическая зависимость электрического генератора может быть вычислена на основании выходной мощности, заданной для указанного электрического генератора в начальный момент t интервала T времени наблюдения, максимальной выходной мощности, спрогнозированной для указанного электрического генератора, и количества уровней регулирования уставок, благодаря чему указанный электрический генератор может обеспечивать и регулировать свою выходную мощность.
i
i
i
i
i
Предпочтительно, характеристические зависимости, вычисленные для первых сетевых устройств, представляют собой линейные функции, которые могут быть определены в виде ΔP(r)=A+Br, где коэффициенты A, B зависят от уставок, технических ограничений и временных ограничений, установленных для первых сетевых устройств.
1
N
При реализации настоящего изобретения на практике характеристические зависимости, вычисленные для первых сетевых устройств CD, …, CD, могут предпочтительно состоять из таблиц значений, которые могут храниться в носителе данных.
1
N
Примеры характеристических зависимостей для обобщенного первого сетевого устройства CD, …, CD в обобщенный контрольный момент схематично показаны на фиг. 11А-11В.
В качестве соглашения, для зависимостей, показанных на упомянутых чертежах, применено «условие для генератора». Однако, может быть также применено противоположное «условие для потребителя электроэнергии».
1
N
На фиг. 11А показана характеристическая зависимость для обобщенного первого сетевого устройства CD, …, CD в обобщенный контрольный момент для положительного изменения мощности.
1
N
На фиг. 11В показана характеристическая зависимость для обобщенного первого сетевого устройства CD, …, CD в обобщенный контрольный момент для отрицательного изменения мощности.
1
N
Как можно легко понять из вышесказанного, характеристические зависимости в системе отсчета ΔP-r для каждого первого сетевого устройства CD, …, CD могут меняться от одного контрольного момента к другому в зависимости от рабочих условий указанного первого сетевого устройства.
Кроме того, указанные характеристические зависимости могут меняться в зависимости от типа указанного первого сетевого устройства, то есть в зависимости от того, является ли указанное первое сетевое устройство приводом, потребителем электроэнергии, работающим по принципу «включено/выключено», аккумуляторной батареей, конденсаторной батареей, генератором тока или напряжения, или другим подобным устройством.
В соответствии с упомянутой выше первой последовательностью этапов, процедура 40 управления включает этап 412, на котором вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для распределительной электрической сети 100.
c
1
N
c
Этап 412 процедуры 40 управления основан на том факте, что в каждый контрольный момент t работа распределительной электрической сети 100 может быть представлена характеристической зависимостью в системе отсчета ΔP-r. В этом случае ΔР представляет собой доступное (положительное или отрицательное) изменение мощности для распределительной электрической сети 100 за счет изменения уставок первых сетевых устройств CD, …, CD (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t), а r представляет собой приоритет, назначенный распределительной электрической сети 100.
1
N
c
Характеристическая зависимость распределительной электрической сети 100 в системе отсчета ΔP-r может быть вычислена на основании характеристических зависимостей, вычисленных для первых сетевых устройств CD, …, CD (предпочтительно тех, что являются активными в контрольный момент t).
1
2
3
Пример характеристической зависимости для распределительной электрической сети 100 в обобщенный контрольный момент схематично показан на фиг. 12. Как можно легко понять, проиллюстрированная характеристическая зависимость получена путем комбинирования (например, путем суммирования) характеристических зависимостей, вычисленных для трех первых сетевых устройств CD, CD, CD в системе отсчета ΔP-r.
1
N
c
Что касается первых сетевых устройств, характеристическая зависимость в системе отсчета ΔP-r для распределительной электрической сети 100 может меняться от одного контрольного момента к другому в зависимости от рабочих условий первых сетевых устройств CD, …, CD и в зависимости от того, какие из первых сетевых устройств являются активными в контрольный момент t.
c
В соответствии с упомянутой выше первой последовательностью этапов процедура 40 управления включает этап 413, на котором вычисляют уровень λ приоритета для распределительной электрической сети 100 в контрольный момент t.
REq
1
N
c
Уровень λ приоритета предпочтительно вычисляют на основании данных, вычисленных на этапах 410-412 процедуры 40 управления, в частности, на основании требуемого значения ΔP изменения мощности и характеристических зависимостей, вычисленных для первых сетевых устройств CD, …, CD (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t) и для распределительной электрической сети 100.
c
req
Согласно возможной реализации настоящего изобретения на практике уровень λ приоритета в контрольный момент t геометрически идентифицируется (с помощью известных алгоритмов интерполяции) в характеристической зависимости распределительной электрической сети 100 на основании требуемого значения ΔP изменения мощности.
c
c
REQ
c
c
На практике, согласно данному подходу уровень λ(t) приоритета в контрольный момент t представляет собой значение приоритета, соответствующее требуемому значению ΔP(t) изменения мощности, вычисленному в контрольный момент t, в характеристической зависимости в системе отсчета ΔP-r, вычисленной для распределительной электрической сети 100 (фиг. 12).
1
N
c
Согласно альтернативному варианту реализации настоящего изобретения на практике уровень λ приоритета вычисляют путем решения проблемы оптимизации, в которой задействованы первые сетевые устройства CD, …, CD (предпочтительно те, которые являются активными в контрольный момент t).
s
ow
REq
Указанная проблема оптимизации может быть предпочтительно определена на основе уставок, установленных для указанных первых сетевых устройств в начальный момент t интервала T времени наблюдения, на основании характеристик, вычисленных для указанных первых сетевых устройств, и на основании требуемого значения ΔP изменения мощности.
Например, указанная проблема оптимизации может быть выражена следующим отношением:
i
i
i
c
где W(ΔP) представляет собой взвешенную характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для i-ого первого сетевого устройства, ΔP представляет собой уставку по мощности для указанного i-ого первого сетевого устройства, а N представляет собой количество первых сетевых устройств (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t).
i
i
i
i
i
Как упомянуто выше, характеристическая зависимость в системе отсчета ΔP-r для i-ого первого сетевого устройства представляет собой линейную функцию типа ΔP(r)=A+Br, где коэффициенты A, B зависят от уставок, технических ограничений и временных ограничений, установленных для указанного первого сетевого устройства.
c
ctv
E
ow
Упомянутые выше ограничения для проблемы оптимизации могут включать в себя технические ограничения, установленные для первых сетевых устройств (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t), и ограничения, относящиеся к работе распределительной электрической сети 100, в связи с тем, что целевое значение E потребления должно быть достигнуто в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
Эти последние ограничения могут быть выражены следующим отношением:
rEq
c
i
E
c
ow
где ΔP представляет собой требуемое значение изменения мощности в контрольный момент t, которое вычисляют для распределительной электрической сети 100 на этапе 410 процедуры 40 управления, a ΔP представляет собой изменение мощности, которое может быть обеспечено i-м первым сетевым устройством в остаточный интервал t-t времени до окончания интервала T времени наблюдения.
Система дифференциальных уравнений, выражающих упомянутую выше проблему оптимизации, может быть легко решена, например, путем использования известных алгоритмов метода лямбда-итерации (ILM, Iteration Lambda Method).
1
N
c
После вычисления уровня λ приоритета для распределительной электрической сети 100 процедура 100 управления обеспечивает вмешательство в уставки первых сетевых устройств CD, …, CD (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t).
1
N
c
В соответствии с упомянутой выше первой последовательностью этапов процедура 40 управления включает этап 414, на котором выдают управляющие сигналы CON для изменения уставок первых сетевых устройств CD, …, CD (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t).
c
Управляющие сигналы CON обеспечивают информацию об уровне λ приоритета распределительной электрической сети 100 в контрольный момент t, который был вычислен на упомянутом выше этапе 413 процедуры 40 управления.
1
N
В ответ на управляющие сигналы CON, первые сетевые устройства CD, …, CD будут действовать в соответствии со своими характеристическими зависимостями в системе отсчета ΔP-r (фиг. 11А-11В).
1
N
REq
На фиг. 11А показана характеристическая зависимость для обобщенного первого сетевого устройства CD, …, CD для (требуемого) положительного изменения мощности (ΔP>0).
В соответствии с этой характеристической зависимостью обобщенное первое сетевое устройство будет действовать следующим образом:
MiN
MIN
- если уровень λ приоритета распределительной электрической сети 100 меньше или равен минимальному уровню r приоритета, предусмотренному для уставок указанного первого сетевого устройства (то есть когда λ <= r), указанное первое сетевое устройство не будет менять свои уставки;
MAX
MAX
MAX
- если уровень λ приоритета больше или равен максимальному уровню r приоритета, предусмотренному для уставок указанного первого сетевого устройства (то есть когда λ >= r), указанное первое сетевое устройство изменит свои уставки для обеспечения максимального положительного изменения ΔP мощности, доступного в виду технических ограничений указанного сетевого устройства;
MiN
MAX
MIN
MAX
λ
- если уровень λ приоритета находится в диапазоне между минимальным и максимальным уровнями r, r приоритета, предусмотренными для уставок указанного первого сетевого устройства (то есть когда r<λ<r), указанное первое сетевое устройство изменит свои уставки для обеспечения (положительного) изменения мощности ΔР, соответствующего уровню λ приоритета.
1
N
req
На фиг. 11В показана характеристическая зависимость для обобщенного первого сетевого устройства CD, …, CD для (требуемого) отрицательного изменения мощности (ΔP<0).
В соответствии с указанной характеристической зависимостью обобщенное первое сетевое устройство будет функционировать следующим образом:
Min
MIN
MAX
- если уровень λ приоритета меньше или равен минимальному уровню t приоритета, предусмотренному для уставок указанного первого сетевого устройства (то есть когда λ <= r), указанное первое сетевое устройство изменит свои уставки для обеспечения максимального положительного изменения ΔP мощности, доступного в виду технических ограничений и временных ограничений указанного сетевого устройства;
MAX
MAX
- если уровень λ приоритета больше или равен максимальному уровню r приоритета, предусмотренному для уставок указанного первого сетевого устройства (то есть когда λ >= r), указанное первое сетевое устройство не будет менять свои уставки;
MiN
MAX
MiN
MAX
λ
- если уровень λ приоритета находится в диапазоне между минимальным и максимальным уровнями r, r приоритета, предусмотренными для уставок указанного первого сетевого устройства (то есть когда r<λ<r), указанное первое сетевое устройство изменит свои уставки для обеспечения (отрицательного) изменения мощности ΔР, соответствующего указанному уровню λ приоритета.
c
s
На этапе 414 процедуру 40 управления завершают и далее выполняют в последующие контрольные моменты t+ΔT.
Cfv
1
N
ow
c
1
N
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, если вычисленное прогнозное значение E потребления не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости, и уставки первых сетевых устройств CD, …, CD уже были изменены хотя бы раз в течение интервала T времени наблюдения до наступления контрольного момента t, процедура 40 управления включает вторую последовательность этапов 415-421 для модификации уставок первых сетевых устройств CD, …, CD.
1
N
ow
P
c
I
c
На фиг. 9А-9В, 10А-10В проиллюстрированы некоторые ситуации, в которых уставки одного или более первых сетевых устройств CD, …, CD уже были изменены в течение интервала T времени наблюдения, а именно в момент t=t-ΔT, предшествующий контрольному моменту t.
Cfv
c
cfv
Cfv
P
c
I
c
На фиг. 9А-9В проиллюстрированы ситуации, в которых прогнозное значение E потребления в контрольный момент t по-прежнему удовлетворяет условию {E>Е1; E>Е2} несмотря на вмешательство в уставки первых сетевых устройств в момент t=t-ΔT, предшествующий контрольному моменту t. Такое условие не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости.
Cfv
c
cfv
Cfv
P
c
I
c
На фиг. 10А-10В проиллюстрированы ситуации, в которых прогнозное значение E потребления, в контрольный момент t, по-прежнему удовлетворяет условию {E>Е1; E>Е2} несмотря на вмешательство в уставки первых сетевых устройств в момент t=t-ΔT, предшествующий контрольному моменту t. Такое условие также не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости.
1
N
В проиллюстрированных ситуациях процедура 40 управления обеспечивает выполнение упомянутой выше второй последовательности этапов 415-421 для модификации уставок первых сетевых устройств CD, …, CD.
Cfv
c
Ctv
Предпочтительно, процедура 40 управления включает этап 415, на котором проверяют, удовлетворяет ли прогнозное значение E потребления в контрольный момент t вторым критериям сходимости (отличным от указанных первых критериев сходимости) относительно целевого значения E потребления.
Cfv
c
Предпочтительно, согласно указанным вторым критериям сходимости прогнозное значение E потребления в контрольный момент t должно удовлетворять следующему условию:
или
где Е1, Е2 (причем Е1>Е2) представляют собой, соответственно, первое и второе предварительно заданные граничные значения, учитываемые упомянутыми выше первыми критериями сходимости, а Е3, Е4 представляют собой, соответственно, третье и четвертое предварительно заданные граничные значения, причем Е3>Е1, а Е4<Е2.
cfv
P
c
c
Предпочтительно, третье и четвертое предварительно заданные граничные значения Е3, Е4 зависят от прогнозного значения E потребления, вычисленного в момент t=t-ΔTI, предшествующий контрольному моменту t.
c
Например, в контрольный момент t третье и четвертое предварительно заданные граничные значения Е3, Е4 могут быть вычислены в соответствии со следующим отношением:
CFV
p
Ctv
cfv
P
c
E
ow
где E(t), E представляют собой, соответственно, прогнозное значение E потребления, вычисленное в момент t=t-ΔTI, и целевое значение потребления в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
Cfv
P
c
Ctv
На практике, на этапе 415 процедура 40 управления обеспечивает проверку того, попадает ли прогнозное значение E потребления, которое все еще выходит за пределы первой области TR1 допустимых значений, несмотря на вмешательство в уставки первых сетевых устройств в момент t=t-ΔTI, в пределы второй области TR2 допустимых значений или в пределы третьей области TR3 допустимых значений, которые заданы дополнительными предварительно заданными границами В3, В4, обеспечивающими сходимость к целевому значению E потребления.
Ctv
1
N
Указанные предварительно заданные границы характеризуют последовательность максимальных и минимальных прогнозных производных величин потребления, обеспечивающих достижение целевого значения E потребления без дальнейшего вмешательства в первые сетевые устройства CD, …, CD.
ctv
CFv
P
ctv
E
ow
На фиг. 9А-9В, 10А-10В указанные предварительно заданные границы схематично показаны соответствующими граничными линиями В3, В4, сходящимися к целевому значению E потребления и пересекающими целевое значение E потребления, вычисленное в момент t, и целевое значение E потребления в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
Cfv
Cfv
Cfv
На фиг. 9А показана ситуация, в которой прогнозное значение E потребления удовлетворяет следующему условию: {E>Е1; E>Е3}.
1
N
Ctv
E
ow
Данное условие не удовлетворяет упомянутым выше вторым критериям сходимости. Таким образом, будет необходимо изменить уставки одного или более первых сетевых устройств CD, …, CD для достижения целевого значения E потребления в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
cfv
P
1
N
E
c
ow
В частности, поскольку прогнозное значение E потребления является слишком большим по сравнению со второй областью TR2 допустимых значений, несмотря на предыдущее вмешательство в уставки в момент t, будет необходимо изменить уставки одного или более сетевых устройств CD, …, CD так, чтобы дополнительно уменьшить потребление в распределительной электрической сети в остаточном интервале t-t времени до окончания интервала T времени наблюдения.
Cfv
Cfv
Cfv
На фиг. 9В показана ситуация, в которой прогнозное значение E потребления удовлетворяет следующему условию: {E>Е1; E<Е3}.
1
N
ctv
E
ow
Cfv
Ctv
P
c
I
c
Данное условие удовлетворяет упомянутым выше вторым критериям сходимости. Таким образом, отпадает необходимость в дополнительном изменении уставок первых сетевых устройств CD, …, CD для достижения целевого значения E потребления в конечный момент t интервала T времени наблюдения. Поскольку прогнозное значение E потребления находится в пределах второй области TR2 допустимых значений, потребление в распределительной электрической сети 100 уже сходится к целевому значению E потребления благодаря вмешательству в уставки первых сетевых устройств, которое было выполнено в момент t=t-ΔT, предшествующий контрольному моменту t.
Cfv
Cfv
CFv
На фиг. 10А показана ситуация, в которой прогнозное значение E потребления удовлетворяет следующему условию: {E<Е2; E<Е4}.
1
N
ctv
E
ow
Данное условие не удовлетворяет упомянутым выше вторым критериям сходимости. Таким образом, будет необходимо изменить уставки одного или более первых сетевых устройств CD, …, CD для достижения целевого значения E потребления в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
Cfv
P
1
N
E
c
ow
В частности, поскольку прогнозное значение E потребления является слишком малым по сравнению со второй областью TR2 допустимых значений, несмотря на предыдущее вмешательство в уставки в момент t, можно изменить уставки первых сетевых устройств CD, …, CD так, чтобы дополнительно увеличить потребление в распределительной электрической сети в остаточном интервале t-t времени до окончания интервала T времени наблюдения.
Cfv
Cfv
Cfv
На фиг. 10В показана ситуация, в которой прогнозное значение E потребления удовлетворяет следующему условию: {E<Е2; E>Е4}.
1
N
ctv
E
ow
cfv
Ctv
P
c
I
c
Данное условие удовлетворяет упомянутым выше вторым критериям сходимости. Таким образом, отпадает необходимость в дополнительном изменении уставок первых сетевых устройств CD, …, CD для достижения целевого значения E потребления в конечный момент t интервала T времени наблюдения. Поскольку прогнозное значение E потребления находится в пределах второй области TR2 допустимых значений, потребление в распределительной электрической сети 100 уже сходится к целевому значению E потребления благодаря вмешательству в уставки первых сетевых устройств, которое было выполнено в момент t=t-ΔT, предшествующий контрольному моменту t.
cfv
1
N
c
s
Предпочтительно, если вычисленное прогнозное значение E потребления удовлетворяет упомянутым выше критериям сходимости, процедура 40 управления включает этап 416, на котором сохраняют уставки первых сетевых устройств CD, …, CD неизменными. В этом случае процедуру 40 управления завершают и далее выполняют в последующие контрольные моменты t+ΔT.
Cfv
1
N
Предпочтительно, если вычисленное прогнозное значение E потребления не удовлетворяет упомянутым выше вторым критериям сходимости, процедура 40 управления обеспечивает выполнение дополнительных этапов 417-421 для модификации уставок первых сетевых устройств CD, …, CD. Этапы 417-421 процедуры 40 управления аналогичны (на практике идентичны, с учетом соответствующих изменений) раскрытым выше этапам 410-414.
req
Ctv
E
c
ow
Предпочтительно, процедура 40 управления включает этап 417, на котором вычисляют требуемое значение ΔP изменения мощности для распределительной электрической сети для достижения целевого значения E потребления в остаточный интервал t-t времени до окончания интервала T времени наблюдения.
REq
CC
ctv
Предпочтительно, требуемое значение ΔP изменения мощности характеризует мощность, которую нужно потребить в электрическом узле P наблюдения для достижения целевого значения E потребления.
REq
Требуемое значение ΔP изменения мощности может быть вычислено раскрытым выше способом.
REq
Cfv
И снова, требуемое значение ΔP изменения мощности будет положительным или отрицательным в зависимости от того, является ли прогнозное значение E потребления слишком большим (фиг. 9А-9В) или слишком малым (фиг. 10А-10В) по сравнению с первой областью TR1 допустимых значений.
1
N
Предпочтительно, процедура 40 управления включает этап 418, на котором, для каждого первого сетевого устройства CD, …, CD вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r, в которой ΔР представляет собой доступное изменение мощности, а r представляет собой приоритет, назначенный уставкам указанного первого сетевого устройства.
1
N
c
Предпочтительно, упомянутые характеристические зависимости в системе отсчета ΔP-r вычисляют только для первых сетевых устройств CD, …, CD, которые являются активными в контрольный момент t.
1
N
Характеристические зависимости каждого первого сетевого устройства CD, …, CD можно вычислить раскрытым выше способом.
c
i
i
i
i
i
Предпочтительно, характеристические зависимости, вычисленные для первых сетевых устройств (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t), представляют собой линейные функции, которые могут быть заданы как ΔP(r)=A+Br, где коэффициенты A, B зависят от уставок, технических ограничений и временных ограничений, установленных для первых сетевых устройств.
c
Предпочтительно, процедура 40 управления включает 419, на котором в контрольный момент t вычисляют характеристическую зависимость в системе отсчета ΔP-r для распределительной электрической сети 100.
Характеристическая зависимость для распределительной электрической сети 100 может быть вычислена раскрытым выше способом.
c
Предпочтительно, процедура 40 управления включает этап 420, на котором вычисляют уровень λ приоритета для распределительной электрической сети 100 в контрольный момент t.
req
1
N
Уровень λ приоритета предпочтительно вычисляют на основании данных, вычисленных на этапах 417-419 процедуры 40 управления, в частности, на основании требуемого значения ΔP изменения мощности и характеристических зависимостей, вычисленных для первых сетевых устройств CD, …, CD и для распределительной электрической сети 100.
c
Уровень λ приоритета распределительной электрической сети 100 в контрольный момент t может быть вычислен раскрытым выше способом.
c
После вычисления уровня λ приоритета для распределительной электрической сети 100 процедура 40 управления обеспечивает дополнительное вмешательство в уставки первых сетевых устройств (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t).
1
N
c
Предпочтительно, процедура 40 управления включает этап 421, на котором выдают управляющие сигналы CON для изменения уставок первых сетевых устройств CD, …, CD (предпочтительно тех, которые являются активными в контрольный момент t).
c
Управляющие сигналы CON обеспечивают информацию об уровне λ приоритета распределительной электрической сети 100 в контрольный момент t, который был вычислен на упомянутом выше этапе 413 процедуры 40 управления.
1
N
В ответ на управляющие сигналы CON, первые сетевые устройства CD, …, CD будут действовать в соответствии со своими характеристическими зависимостями в системе отсчета ΔP-r, как раскрыто выше (фиг. 11А-11В).
c
s
На этапе 421 процедуру 40 управления завершают и далее выполняют ее в последующие контрольные моменты t+ΔT.
Cfv
1
N
ow
c
s
Согласно возможным вариантам осуществления настоящего изобретения, если вычисленное прогнозное значение E потребления не удовлетворяет упомянутым выше первым критериям сходимости, и уставки первых сетевых устройств CD, …, CD уже были изменены хотя бы раз в течение интервала T времени наблюдения, процедуру 40 управления просто завершают и далее выполняют в последующие контрольные моменты t+ΔT.
1
N
ow
На практике такие альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают вмешательство в уставки первых сетевых устройств CD, …, CD только один раз в течение интервала T времени наблюдения.
E
ow
Предпочтительно, способ 1 содержит этап 5, на котором устанавливают уровень λ, приоритета для распределительной электрической сети 100 в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
ow
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения такой уровень λ, приоритета может представлять собой предварительно заданное значение, подлежащее установлению в конце каждого интервала T времени наблюдения (и в начале следующего интервала).
1
N
Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения такой уровень λ приоритета может представлять собой уровень приоритета, вычисленный при последнем вмешательстве в уставки первых сетевых устройств CD, …, CD.
1
N
E
ow
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения способ 1 содержит этап 6А, на котором выдают управляющие сигналы CON для установки уставок первых сетевых устройств CD, …, CD равными соответствующим предварительно заданным значениям в конечный момент t интервала T времени наблюдения.
1
N
ow
На практике эти варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают повторное задание уставок первых сетевых устройств CD, …, CD в конце интервала T времени наблюдения.
1
N
E
ow
Согласно альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения способ 1 включает этап 6В, на котором сохраняют уставки первых сетевых устройств CD, …, CD в конечный момент t интервала T времени наблюдения неизменными.
1
N
1
N
На практике такие альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают сохранение уставок первых сетевых устройств CD, …, CD на уровне, заданном при последнем вмешательстве в уставки первых сетевых устройств CD, …, CD.
Способ согласно настоящему изобретению, в частности, предназначен для реализации посредством компьютерного устройства 300.
Таким образом, согласно другому аспекту, настоящее изобретение относится к компьютерной программе 350, содержащей программные инструкции для выполнения способа согласно настоящему изобретению.
Компьютерная программа 350 сохранена или может быть сохранена на носителе информации, например, в памяти компьютерного устройства 300 (фиг. 1).
Согласно другому аспекту настоящее изобретение также относится к компьютерному устройству 300, содержащему компьютеризированные ресурсы (например, один или более микропроцессоров), выполненные с возможностью исполнения программных инструкций для выполнения способа согласно настоящему изобретению.
Компьютерное устройство 300 может представлять собой компьютерное устройство, установленное в полевых условиях или в удаленном местоположении относительно распределительной электрической сети 100.
Например, компьютерное устройство 300 может представлять собой блок управления и защиты, установленный на панели переключающего устройства, или цифровое реле для распределительных электрических сетей, или контроллер.
Согласно еще одному аспекту настоящее изобретение относится к устройству 200 управления, содержащему аппаратные и программные ресурсы, предназначенные для реализации способа согласно настоящему изобретению.
Устройство 200 управления может быть реализовано в соответствии с различными архитектурами управления, например, централизованными архитектурами или многоуровневыми архитектурами.
Например, как показано на фиг. 1, устройство управления может содержать контроллер 300, оснащенный ресурсами обработки, выполненными с возможностью исполнения программных инструкций для выполнения способа согласно настоящему изобретению.
Очевидно, что при необходимости могут быть применены другие архитектуры управления, отличные от тех, что были раскрыты выше.
Способ согласно настоящему изобретению является достаточно эффективным для управления потреблением в распределительной электрической сети.
Способ согласно настоящему изобретению позволяет значительно снижать резкие скачки спроса на электроэнергию.
В частности, способ согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность надлежащего управления работой распределительной электрической сети с учетом текущего времени функционирования (например, времени суток), затрат на энергоресурсы, наличия более дешевых источников питания т.д.
Способ согласно настоящему изобретению, в частности, предназначен для реализации различными архитектурами управления, в зависимости от потребностей, например, централизованными, многоуровневыми или распределенными архитектурами управления.
Способ согласно настоящему изобретению, в частности, предназначен для реализации с использованием аппаратных и программных ресурсов, которые уже установлены в полевых условиях для управления работой распределительной электрической сети.
Способ согласно настоящему изобретению, в частности, предназначен для реализации в цифровых распределительных сетях (интеллектуальных сетях, микро сетях и т.д.).
Способ согласно настоящему изобретению можно относительно легко и эффективно с точки зрения затрат практически реализовать в полевых условиях.