[go: up one dir, main page]

RU2846008C1 - Electric energy consumption distribution system - Google Patents

Electric energy consumption distribution system

Info

Publication number
RU2846008C1
RU2846008C1 RU2024117248A RU2024117248A RU2846008C1 RU 2846008 C1 RU2846008 C1 RU 2846008C1 RU 2024117248 A RU2024117248 A RU 2024117248A RU 2024117248 A RU2024117248 A RU 2024117248A RU 2846008 C1 RU2846008 C1 RU 2846008C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric
power
electrical
energy
allocated
Prior art date
Application number
RU2024117248A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Леонидович Торопов
Original Assignee
Алексей Леонидович Торопов
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Леонидович Торопов filed Critical Алексей Леонидович Торопов
Application granted granted Critical
Publication of RU2846008C1 publication Critical patent/RU2846008C1/en

Links

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, specifically to devices for generating heat from electrical power using electric heating elements of the Joule (resistor) type, operating in networks with limited allocated power. One of the factors limiting the number of consumers connected to the mains is insufficient electric power allocated to the facility. When additional loads are connected, with total power exceeding the allocated one, the input protective circuit breaker is actuated, de-energizing the whole household or industrial facility. Share of electric energy consumption for heating of rooms is the largest constituent in load of electric network of households. Technical result of the proposed invention is achieved by a device for reduction of heat energy electric generator power consumption at the moment preceding the achievement of total energy consumption by a household of limit values corresponding to actuation of an automatic circuit breaker of the mains supplying the household. Proposed system for electric energy distribution of autonomous object with limited level of extracted electric energy consists of the following: electric generator of thermal energy, based on the Joule (resistor) conversion of electric energy into heat energy; systems of seven-storey control of generated thermal power with variable values of maximum electric power at current moment of operation; electric shunt voltage signal receiving system receiving the electric shunt voltage values transmitted along the electric power cable of the electric thermal energy generator; computing device which determines the free part of the electric energy from the allocated limited electric power to the autonomous object for determining the current value of the maximum thermal power; device for controlling the operation of an electric heat energy generator for compensating heat losses of the enclosing structure of an autonomous object.
EFFECT: exclusion of operation of automatic power supply switch of autonomous object when exceeding allocated limited power, wherein the autonomous object electric devices total power, including the heat energy generation electric devices, exceeds the allocated limit.
2 cl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам генерации тепловой энергии из электрической с применением электрических нагревательных элементов джоулевого (резисторного) типа, работающих в сетях с ограниченной выделенной мощностью. Объектом для использования изобретения могут быть системы автономного теплоснабжения промышленных объектов, индивидуальных домов, квартир в многоэтажном доме. Работа электрического теплового генератора происходит при одновременной работе других технических устройств с электрическим питанием, которыми оснащено помещение. Теплоснабжение обеспечивает отопление, подготовку горячей воды и охлаждение помещений.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to devices for generating thermal energy from electrical energy using electrical heating elements of the Joule (resistor) type, operating in networks with limited allocated power. The object for using the invention may be autonomous heat supply systems for industrial facilities, individual houses, apartments in a multi-story building. The operation of the electric heat generator occurs with the simultaneous operation of other technical devices with electrical power, with which the room is equipped. Heat supply ensures heating, hot water preparation and cooling of the premises.

Уровень техникиState of the art

В общем случае, расчет электрических нагрузок в индивидуальном доме, промышленном объекте определяется установленным оборудованием с питанием электрическим током и возможностью одновременного использования всех приборов.In general, the calculation of electrical loads in an individual house or industrial facility is determined by the installed equipment with electric power and the possibility of simultaneous use of all devices.

Одним из факторов, ограничивающим количество подключаемых к электросети потребителей, является недостаточная электрическая мощность, выделяемая на объект. При подключении дополнительных нагрузок, с суммарной мощностью больше выделенной, срабатывает вводной защитный автомат, обесточивая все домовладение или промышленный объект.One of the factors limiting the number of consumers connected to the power grid is insufficient electrical power allocated to the facility. When additional loads are connected, with a total power greater than the allocated one, the input protection circuit breaker is triggered, de-energizing the entire household or industrial facility.

При использовании электрического теплоснабжения домохозяйства необходимо представлять, что более 65% всего потребления энергии населения приходится на цели централизованного и децентрализованного отопления, 13% на нужды горячего водоснабжения (см. Государственный доклад «О состоянии энергосбережения и повышении энергетической эффективности в Российской Федерации». Министерство экономического развития Российской Федерации, Москва, 2020, https://www.economy.gov.ru/material/file/c3901dba442f8e361d68bc019d7ee83f/Energyefficiency2020.pdf). Доля потребления электрической энергии для отопления помещений является наиболее крупной составляющей в нагрузке электрической сети домохозяйств. При лимитированных ограничениях общей выделенной мощности на домохозяйство и исключение срабатывания автоматического выключателя общего питания при превышении суммарной выделенной мощности от одновременного включения нескольких электрических приборов, оптимизация и снижение энергетических затрат на теплоснабжение является главной задачей предлагаемого изобретения. Технический результат предлагаемого изобретения достигается устройством снижения потребляемой мощности теплового электрического генератора в момент, предшествующий достижению суммарного потребления энергии домохозяйством предельных значений, соответствующих срабатыванию автоматического выключателя питающей домохозяйство сети. Из открытых источников известно, что ограждающие конструкции зданий обладают тепловой инерцией. Кратковременное (до нескольких десятков минут) отключение генерации тепловой энергии объекта для компенсации тепловых потерь не приводит к изменениям температуры воздуха в отапливаемом помещении. Также из открытых источников известно, что рад приборов с электрическим питанием, применяемых в домохозяйствах, допускают временную остановку в работе с прекращением потребления электрической энергии, с последующим возобновлением работы без нарушений технологических процессов и целевых назначений этих устройств. К таким устройствам могут быть отнесены стиральные машины, варочные плиты, другие устройства. Остановка процессов стирки или нагрева духовки на несколько минут не влияют на качество выполнения их задач. Происходит лишь сдвиг конечного времени выполнения поставленной задачи. Нет необходимости полностью отключать тепловой генератор системы теплоснабжения от электрической сети для исключения суммарного превышения потребляемой мощности и срабатывания автоматического выключателя электрического снабжения домохозяйства. Достаточно снизить его потребление до приемлемого уровня.When using electric heat supply of a household, it is necessary to understand that more than 65% of the total energy consumption of the population falls on the purposes of centralized and decentralized heating, 13% on the needs of hot water supply (see the State Report "On the state of energy saving and increasing energy efficiency in the Russian Federation". Ministry of Economic Development of the Russian Federation, Moscow, 2020, https://www.economy.gov.ru/material/file/c3901dba442f8e361d68bc019d7ee83f/Energyefficiency2020.pdf). The share of electricity consumption for space heating is the largest component in the load of the household electrical network. With limited restrictions on the total allocated power per household and the exclusion of the tripping of the general power circuit breaker when the total allocated power is exceeded from the simultaneous switching on of several electrical appliances, optimization and reduction of energy costs for heat supply is the main objective of the proposed invention. The technical result of the proposed invention is achieved by a device for reducing the power consumption of a thermal electric generator at the moment preceding the achievement of the total energy consumption by the household of the limit values corresponding to the operation of the automatic switch of the household power supply network. It is known from open sources that the enclosing structures of buildings have thermal inertia. A short-term (up to several tens of minutes) shutdown of the facility's thermal energy generation to compensate for heat losses does not lead to changes in the air temperature in the heated room. It is also known from open sources that a number of electrically powered devices used in households allow a temporary stop in operation with the cessation of electrical energy consumption, with subsequent resumption of operation without disrupting technological processes and the intended purposes of these devices. Such devices may include washing machines, hobs, and other devices. Stopping the washing process or heating the oven for several minutes does not affect the quality of their tasks. Only a shift in the final time for completing the assigned task occurs. There is no need to completely disconnect the heat generator of the heating system from the electrical network to prevent the total excess of consumed power and the tripping of the automatic switch of the household's electrical supply. It is enough to reduce its consumption to an acceptable level.

Известна гибкая система управления электрической нагрузкой и способ ее работы - компьютеризированная система управления нагрузками, которая включает в себя: главный центральный процессор, запоминающее устройство, множество управляемых релейных блоков, соединенных с множеством нагрузок при помощи множества локальных автоматических выключателей. Причем каждый релейный блок содержит: реле, датчик тока и электрическую линию, причем каждый датчик тока выполнен с возможностью передачи в главный центральный процессор данных относительно тока и причем главный центральный процессор выполнен с возможностью передачи на реле команд на основании сигнала, получаемого от источника электроэнергии, и на основании набора правил, причем этот набор правил включает в себя информацию о приоритетности нагрузок, так что каждое реле выключается или включается по команде от главного центрального процессора с прекращением или возобновлением подачи электроэнергии в каждую отдельную электрическую линию. При этом главный центральный процессор выполнен с возможностью передачи на каждое реле команд включения и выключения таким образом, чтобы общая потребляемая упомянутым множеством нагрузок мощность оставалась ниже некоторого порогового значения потребляемой мощности (см. патент RU №2431172, МПК G05B 15/00, опубл. 10.10.2011).A flexible electrical load control system and its operating method are known - a computerized load control system that includes: a main central processor, a memory device, a plurality of controlled relay units connected to a plurality of loads using a plurality of local circuit breakers. Wherein each relay unit contains: a relay, a current sensor and an electric line, wherein each current sensor is configured to transmit data regarding the current to the main central processor, and wherein the main central processor is configured to transmit commands to the relay based on a signal received from an electric power source and based on a set of rules, wherein this set of rules includes information on the priority of loads, so that each relay is switched off or on by a command from the main central processor with the cessation or resumption of the supply of electric power to each individual electric line. In this case, the main central processor is designed with the possibility of transmitting on/off commands to each relay in such a way that the total power consumed by the said set of loads remains below a certain threshold value of the consumed power (see patent RU No. 2431172, IPC G05B 15/00, published 10.10.2011).

Недостатком данного решения является невозможность его использования без модернизации электропроводки и исполнительных устройств домохозяйства. Высокая стоимость работ и оборудования. Необходимость программного описания каждого практического случая домохозяйства.The disadvantage of this solution is the impossibility of its use without upgrading the electrical wiring and actuators of the household. High cost of work and equipment. The need for a software description of each practical case of the household.

Известно устройство, позволяющее увеличить количество подключаемого оборудования и лимитировать потребляемую от электросети мощность за счет отключения неприоритетных нагрузок. Например, устройство управления нагрузкой LSS1/2 фирмы ABB, каталог «System pro М compact)), код заказа 2CSM112500R1311, EAN 274407 (см. каталог «System pro М compact)), http: //www.ntknn.ru/project/ac_list/list_5/ 155_12.pdf).A device is known that allows increasing the amount of connected equipment and limiting the power consumed from the power grid by disconnecting non-priority loads. For example, the LSS1/2 load control device from ABB, catalog "System pro M compact)), order code 2CSM112500R1311, EAN 274407 (see catalog "System pro M compact)), http: //www.ntknn.ru/project/ac_list/list_5/ 155_12.pdf).

В упрощенном виде такое устройство содержит: входную питающую линию, выходную приоритетную линию, выходную неприоритетную линию, датчик тока, пороговое устройство (например, компаратор с источником опорного напряжения), силовое реле с контактами в цепи выходной неприоритетной линии. Способ работы устройства заключается в следующем. Напряжение с входной питающей линии беспрепятственно поступает на выходную приоритетную линию. К ней подключаются потребители с высоким приоритетом, которые не отключаются ни при каких условиях. Суммарный ток нагрузок измеряется датчиком тока, сигнал с которого постоянно поступает на компаратор и сравнивается с опорным напряжением, составляющим установку реле, т.е. порог срабатывания. Если ток во входной питающей линии превысит ток установки, компаратор изменит состояние, что приведет к срабатыванию силового реле, контакты которого отключат неприоритетную линию на время, пока общий потребляемый ток не упадет ниже тока установки. Если неприоритетных линий несколько, то они будут отключаться по очереди, до тех пор, пока потребляемый нагрузками ток не снизится до установленной величины. Как только это условие выполнится, начнется обратный процесс - компаратор изменит состояние и реле подключит неприоритетную линию (линии). Таким образом, все потребители снова окажутся подключенными к электропитанию.In a simplified form, such a device contains: an input supply line, an output priority line, an output non-priority line, a current sensor, a threshold device (for example, a comparator with a reference voltage source), a power relay with contacts in the circuit of the output non-priority line. The device operates as follows. The voltage from the input supply line freely flows to the output priority line. High-priority consumers are connected to it, which are not disconnected under any circumstances. The total load current is measured by a current sensor, the signal from which is constantly fed to the comparator and compared with the reference voltage, which constitutes the relay setting, i.e. the response threshold. If the current in the input supply line exceeds the setting current, the comparator will change its state, which will lead to the operation of the power relay, the contacts of which will disconnect the non-priority line for a time until the total consumed current falls below the setting current. If there are several non-priority lines, they will be disconnected one by one until the current consumed by the loads drops to the set value. As soon as this condition is met, the reverse process will begin - the comparator will change its state and the relay will connect the non-priority line (lines). Thus, all consumers will be connected to the power supply again.

Недостатками данных устройств являются невозможность использования без модернизации электропроводки (сопровождаемой ремонтно-строительными работами), невозможность адресного управления конкретными нагрузками, подключенными к конкретным розеткам, высокая стоимость работ по их инсталляции, жесткость привязки нагрузок к проложенным проводным неприоритетным линиям и невозможности перемещения нагрузок без перемещения питающих линий.The disadvantages of these devices are the impossibility of using them without upgrading the electrical wiring (accompanied by repair and construction work), the impossibility of targeted control of specific loads connected to specific sockets, the high cost of work on their installation, the rigidity of binding loads to laid non-priority wire lines and the impossibility of moving loads without moving the power lines.

Известно устройство лимитированного потребления мощности, включающее входную линию, выходную линию, зарядное устройство, аккумулятор, инвертор, схему управления, связанную с нормально-замкнутыми контактами переключателя, при этом один вывод входной линии и один вывод выходной линий соединены между собой через упомянутые выше нормально-замкнутые контакты переключателя, переключающий контакт которого соединен с выходной линией, а зарядное устройство соединено входом с входной линией, и выходом с соответствующими выводами аккумулятора, соединенного с инвертором, выход которого соединен с нормально-разомкнутым контактом упомянутого выше переключателя, причем выход схемы управления соединен с соответствующим входом инвертора, а вход схемы управления соединен с управляющим входом, (см. патент на полезную модель RU №131878, МПК G05B 15/00, опубл. 27.08.2013).A device for limited power consumption is known, which includes an input line, an output line, a charger, a battery, an inverter, a control circuit connected to normally closed contacts of a switch, wherein one terminal of the input line and one terminal of the output line are connected to each other through the above-mentioned normally closed contacts of the switch, the switching contact of which is connected to the output line, and the charger is connected by its input to the input line, and by its output to the corresponding terminals of the battery connected to the inverter, the output of which is connected to the normally open contact of the above-mentioned switch, wherein the output of the control circuit is connected to the corresponding input of the inverter, and the input of the control circuit is connected to the control input (see patent for utility model RU No. 131878, IPC G05B 15/00, published on 27.08.2013).

Недостатком данного устройства является высокая стоимость инверторов, зарядного устройства, аккумуляторов и их обслуживания, большие габаритные размеры и вес оборудования, ограниченный срок службы аккумуляторов, повышенные требования по пожарной безопасности к помещениям для расположения аккумуляторных батарей.The disadvantage of this device is the high cost of inverters, charger, batteries and their maintenance, large dimensions and weight of the equipment, limited service life of batteries, increased fire safety requirements for the premises for the location of batteries.

Известно Устройство для покрытия пиковой нагрузки электрического потребителя, подключенное к терминалу переменного тока электрической сети общего пользования. Инвертор питается от аккумулятора постоянного тока и подключается параллельно на его выходе к электроснабжению потребителя. Измерительный прибор подключается в цепи подключения потребителя к контрольному устройству. С помощью измерительного прибора контрольное устройство контролирует энергопотребление потребителя, оценивает из него количество потребляемой электрической энергии до конца заданного временного интервала, например, путем линейной экстраполяции, и в случае, если полученное таким образом значение прогноза превышает заданное пороговое значение, вводит в действие силовой инвертор для поддержки питания потребителя, (см. патент US 7388364 В2 Int. CI G01R 11/32, от 17.06.2008).A device for covering the peak load of an electric consumer, connected to an alternating current terminal of a public electric network, is known. The inverter is powered by a direct current battery and is connected in parallel at its output to the power supply of the consumer. A measuring device is connected in the circuit connecting the consumer to a control device. With the help of the measuring device, the control device monitors the energy consumption of the consumer, estimates from it the amount of consumed electric energy until the end of a specified time interval, for example, by linear extrapolation, and in the event that the forecast value obtained in this way exceeds a specified threshold value, it puts into operation a power inverter to support the power supply of the consumer, (see patent US 7388364 B2 Int. CI G01R 11/32, dated 17.06.2008).

Недостатками данного устройства являются высокая стоимость инверторов, зарядного устройства, аккумуляторов и их обслуживания, большие габаритные размеры и вес оборудования, ограниченный срок службы аккумуляторов, повышенные требования по пожарной безопасности к помещениям для расположения аккумуляторных батарей, ограниченная емкость аккумуляторных батарей, быстрая разрядка аккумулятора при значительных пиковых нагрузках, прекращение способности компенсации затрат пиковых нагрузок через короткое время, приводящее к отключению питающей электросети домохозяйства.The disadvantages of this device are the high cost of inverters, chargers, batteries and their maintenance, large dimensions and weight of the equipment, limited service life of batteries, increased fire safety requirements for rooms for the location of batteries, limited capacity of batteries, rapid battery discharge under significant peak loads, loss of the ability to compensate for peak load costs after a short time, leading to disconnection of the household power grid.

Известно устройство, описанное в документе Dl (US 2009157529 А1, опубл. 18.06.2009) из которого известна система теплоснабжения, состоящая из электрического котла автономного объекта, работающего в режимах отопление и подготовка горячей воды, приборов отопления помещения, применяемая в условиях ограничения выделенной электрической мощности, при этом в цепь питания электрического котла, работающего в режиме отопление, установлено устройство отключения электрического питания при превышении выделенного лимита мощности на объект, при этом конструкция электрического котла содержит устройство передачи информации о работе электрического котла.A device is known, described in document Dl (US 2009157529 A1, published 18.06.2009), from which a heat supply system is known, consisting of an electric boiler of an autonomous facility, operating in the heating and hot water preparation modes, room heating devices, used under conditions of limited allocated electric power, wherein a device for disconnecting the electric power when the allocated power limit for the facility is exceeded is installed in the power supply circuit of the electric boiler, operating in the heating mode, wherein the design of the electric boiler contains a device for transmitting information about the operation of the electric boiler.

Недостатком данной конструкции является то, что электрический котел, работающий в режиме (отопление) при превышении выделенного лимита мощности отключается полностью на весь период времени превышения выделенного лимита мощности.The disadvantage of this design is that the electric boiler, operating in the (heating) mode, when the allocated power limit is exceeded, switches off completely for the entire period of time the allocated power limit is exceeded.

В качестве наиболее близкого по технической сути является изобретение Устройство лимитирования потребляемой мощности, способ лимитирования потребляемой мощности, обеспечивающее возможность подключения оборудования, превышающего лимит установленной мощности без модернизации электрической сети. Устройство лимитирования потребляемой мощности состоит из управляющего блока, содержащего: входную линию, выходную линию, датчик тока, расположенный на электрическом вводе в здание или помещение, пороговое устройство, логический процессор, передатчик команд дистанционного управления, индикаторные светодиоды, и одного или нескольких инверторных блоков, расположенных в точках подключения конечных нагрузок к внутренней электросети, каждый из которых содержит: входную линию, переключатель нагрузки, аккумулятор, зарядное устройство, инвертор, схему управления, приемник команд дистанционного управления, при этом взаимодействие управляющего блока с инверторными блоками осуществляется с помощью команд дистанционного управления, (см. патент RU №2505900 С1, МПКН02Н 3/08, H02J 3/14, опубл. 27.01.2014).The closest invention in technical essence is the Power Consumption Limiting Device, a method for limiting power consumption, providing the ability to connect equipment exceeding the installed power limit without upgrading the electrical network. The power consumption limiting device consists of a control unit containing: an input line, an output line, a current sensor located at the electrical input to a building or room, a threshold device, a logical processor, a remote control command transmitter, indicator LEDs, and one or more inverter units located at the connection points of the final loads to the internal electrical network, each of which contains: an input line, a load switch, a battery, a charger, an inverter, a control circuit, a remote control command receiver, wherein the interaction of the control unit with the inverter units is carried out using remote control commands (see patent RU No. 2505900 C1, MPCN02N 3/08, H02J 3/14, published on 27.01.2014).

Недостатком данного изобретения является высокая стоимость инверторов, зарядного устройства, аккумуляторов и их обслуживания, большие габаритные размеры и вес оборудования, ограниченный срок службы аккумуляторов, повышенные требования по пожарной безопасности к помещениям для расположения аккумуляторных батарей.The disadvantage of this invention is the high cost of inverters, charger, batteries and their maintenance, large dimensions and weight of the equipment, limited service life of batteries, increased fire safety requirements for premises for the location of batteries.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Техническая задача заключается в том, чтобы исключить срабатывание автоматического выключателя питания электрической энергией автономного объекта при превышении выделенной лимитированной мощности, при том что суммарная мощность электрических приборов автономного объекта, включая электрические приборы генерации тепловой энергии, превышают выделенный лимит.The technical task is to prevent the automatic switch of the power supply of an autonomous facility from being triggered when the allocated limited power is exceeded, given that the total power of the electrical devices of the autonomous facility, including electrical devices for generating thermal energy, exceeds the allocated limit.

Учитывая, что, согласно данным, представленным выше, доля энергии на отопление автономного объекта превышает половину от суммарной потребляемой энергии, предлагается оптимизировать распределение потребления электрической энергии только одного прибора - электрического генератора тепловой энергии. В качестве генератора преобразования электрической энергии в тепловую рассматриваются электрические тепловые генераторы, основанные на джоулевом (резисторном) способе преобразования электрической энергии в тепловую. Согласно открытым источникам доля этих устройств составляет более 95% от всех типов электрических нагревательных устройств.Considering that, according to the data presented above, the share of energy for heating an autonomous facility exceeds half of the total energy consumed, it is proposed to optimize the distribution of electrical energy consumption of only one device - an electric thermal energy generator. Electric thermal generators based on the Joule (resistor) method of converting electrical energy into thermal energy are considered as a generator for converting electrical energy into thermal energy. According to open sources, the share of these devices is more than 95% of all types of electrical heating devices.

В конструкции тепловых генераторов указанного типа применить систему управления мощностью на основе семисторов. Применение семисторов позволяет снизить шаг регулирования прироста мощности меньше мощности отдельного электрического нагревательного элемента, осуществлять неограниченное количество переключений и выполнять операции изменения мощности практически мгновенно и бесшумно (в отличие от релейных схем управления мощностью). Применение семисторного управления мощностью электрического генератора тепловой энергии позволяет устанавливать мощность в широчайшем диапазоне регулирования с произвольным назначением временных верхних пределов мощности, значение которых можно менять. В общем случае, величина максимальной мощности на отопление, равняется выделенному лимиту суммарной мощности на автономный объект минус суммарная мощность всех электрических приборов автономного объекта, работающих в рассматриваемый момент времени. Информация о потребляемой электрической энергии в каждый конкретный момент времени доступна по значениям напряжения в электрическом шунте, расположенном после автоматического выключателя электрической сети автономного объекта и на отдельном ответвления сети питания всеми электрическими приборами автономного объекта, кроме электрического генератора тепловой энергии. Информация о потребляемой электрической энергии в каждый конкретный момент времени передается через силовой электрический кабель, питающий электрический генератор тепловой энергии, при наличии в нем приемника сигнала величины тока шунтирования.In the design of thermal generators of the specified type, a power control system based on triacs shall be used. The use of triacs allows for a reduction in the power increment regulation step to less than the power of a separate electric heating element, for an unlimited number of switchings, and for performing power change operations virtually instantly and silently (in contrast to relay power control circuits). The use of triac power control of an electric thermal energy generator allows for setting the power in a very wide regulation range with arbitrary assignment of temporary upper power limits, the value of which can be changed. In general, the value of the maximum power for heating is equal to the allocated limit of the total power for an autonomous facility minus the total power of all electrical devices of the autonomous facility operating at the given moment in time. Information on the consumed electrical energy at each specific moment in time is available from the voltage values in the electrical shunt located after the automatic switch of the electrical network of the autonomous facility and on a separate branch of the power supply network by all electrical devices of the autonomous facility, except for the electric thermal energy generator. Information about the consumed electrical energy at any given moment in time is transmitted through the power cable that supplies the thermal energy electric generator, if it has a receiver of the shunt current signal.

Вычислительное устройство, расположенное в электрическом генераторе тепловой энергии, назначает максимальную величину доли свободной электрической энергии, которая может быть использована на отопление автономного объекта в каждый момент времени. Принцип работы системы отопления с переменными значениями максимальной генерируемой тепловой мощности реализуется семисторной системой управления мощности электрического генератора тепловой энергии. Отапливаемые объекты обладают тепловой инерцией. Инерционность - это способность сопротивляться чему-либо. Соблюдение необходимого температурного режима в помещении является важнейшей потребностью человека, но стены помещения имеют большую массу и изменение температуры внутри помещения происходят медленно. При выключении отопления на некоторое время или снижение мощности генерации ниже уровня компенсации тепловых потерь ограждающей конструкции помещения, измеряемое несколькими десятками минут, температура внутри помещения не изменится. При снижении потребления энергии остальными электрическими приборами объекта, электрический генератор тепловой энергии автоматически выходит на необходимую мощность для установления теплового баланса тепловых потерь ограждающей конструкции помещения.The computing device located in the electric thermal energy generator assigns the maximum value of the share of free electric energy that can be used to heat an autonomous object at any given time. The operating principle of the heating system with variable values of the maximum generated thermal power is implemented by a seven-stage control system of the electric thermal energy generator. Heated objects have thermal inertia. Inertia is the ability to resist something. Maintaining the required temperature in the room is the most important need of a person, but the walls of the room have a large mass and the temperature inside the room changes slowly. When the heating is turned off for some time or the generation power decreases below the level of compensation for heat losses of the enclosing structure of the room, measured in several tens of minutes, the temperature inside the room will not change. When energy consumption by other electrical devices of the object decreases, the electric thermal energy generator automatically reaches the required power to establish the thermal balance of heat losses of the enclosing structure of the room.

Технический результат поставленной задачи достигается способностью предлагаемого изобретения менять величину максимальной мощности потребления энергии электрическим генератором тепловой энергии в любой момент времени, используя свободную часть электрической энергии от выделенного лимита минус суммарное потребление всех остальных электрических приборов автономного объекта. Для реализации работы не требуется переделка линий питания электрических приборов.The technical result of the set task is achieved by the ability of the proposed invention to change the value of the maximum power consumption of energy by an electric generator of thermal energy at any time, using the free part of electric energy from the allocated limit minus the total consumption of all other electric devices of the autonomous object. To implement the work, no alteration of the power lines of electric devices is required.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Предлагаемая конструкция электрического генератора тепловой энергии автономного объекта с лимитированным уровнем выделенной электрической энергии состоит из:The proposed design of an electric thermal energy generator for an autonomous facility with a limited level of allocated electrical energy consists of:

- электрического генератора тепловой энергии, основанного на джоулевом (резисторном) преобразовании электрической энергии в тепловую;- an electric thermal energy generator based on the Joule (resistor) conversion of electrical energy into thermal energy;

- системы семисторного управления генерируемой тепловой мощностью с переменными значениями максимальной электрической мощности в текущий момент работы;- systems of triac control of generated thermal power with variable values of maximum electrical power at the current moment of operation;

- системы приема сигнала напряжения электрического шунта, принимающего значения напряжения электрического шунта, переданных по силовому кабелю электрического питания электрического генератора тепловой энергии;- systems for receiving a signal from an electrical shunt voltage, receiving the values of the electrical shunt voltage transmitted via the power cable of the electrical power supply of the electrical thermal energy generator;

- вычислительного устройства, определяющего свободную часть электрической энергии от выделенной лимитированной электрической мощности на автономный объект для определения текущего значения максимальной тепловой мощности;- a computing device that determines the free portion of electrical energy from the allocated limited electrical power to an autonomous object to determine the current value of the maximum thermal power;

- устройства управления работой электрического генератора тепловой энергии для компенсации тепловых потерь ограждающей конструкции автономного объекта.- devices for controlling the operation of an electric thermal energy generator to compensate for heat losses in the enclosing structure of an autonomous facility.

Способ работы данного изобретения основан на способности конструкции определять в произвольный момент времени величину свободной электрической энергии, которую можно расходовать на отопление автономного объекта при произвольном использовании всех остальных электрических приборов, располагаемых на автономном объекте. И реализовать ее с помощью системы семисторного управления генерируемой тепловой мощности электрического генератора тепловой энергии. Данное предлагаемое изобретение целесообразно использовать в случае, если доля энергии на отопление автономного объекта составляет больше или равно половине от всей выделенной лимитированной электрической мощности на автономный объект.The method of operation of this invention is based on the ability of the design to determine at any given time the amount of free electrical energy that can be spent on heating an autonomous facility with arbitrary use of all other electrical devices located on the autonomous facility. And to implement it using a system of triac control of the generated thermal power of an electric thermal energy generator. This proposed invention is expedient to use in the event that the share of energy for heating an autonomous facility is greater than or equal to half of the total allocated limited electrical power for the autonomous facility.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:The proposed invention has the following advantages compared to the prototype and other known technical solutions:

- использование без модернизации электропроводки;- use without upgrading electrical wiring;

- обладает наивысшей энергоэффективностью;- has the highest energy efficiency;

- низкая стоимость оборудования и работ по инсталляции и обслуживанию;- low cost of equipment, installation and maintenance work;

- размещение оборудования в помещениях с обычными требованиями по пожарной безопасности.- placement of equipment in premises with standard fire safety requirements.

Поскольку заявленное изобретение отличается от наиболее близкого аналога рядом существенных признаков, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».Since the claimed invention differs from the closest analogue by a number of essential features, it meets the patentability requirement of “novelty”.

В основу заявленного изобретения положены известные законы материального мира, что позволяет утверждать о соответствии изобретения условию «промышленная применимость».The claimed invention is based on the known laws of the material world, which allows us to assert that the invention meets the condition of “industrial applicability”.

Поскольку из уровня техники не известно выполнение конструкции генератора тепловой энергии с использованием нагревательных электрических элементов на основе джоулевого (резисторного) нагрева с семисторным управлением мощности работы и способа работы в режиме отопление с назначением переменных максимальных значений, предназначенных для исключения превышения общих выделенных лимитов электрической мощности на автономный объект, можно сделать вывод о соответствии заявленного устройства и способа условию патентоспособности «изобретательский уровень».Since the prior art does not know the design of a thermal energy generator using heating electric elements based on Joule (resistor) heating with a thyristor control of the operating power and a method of operating in the heating mode with the assignment of variable maximum values intended to prevent exceeding the general allocated limits of electric power for an autonomous object, it can be concluded that the claimed device and method comply with the patentability condition of "inventive step".

Claims (2)

1. Система распределения потребления электрической энергии, содержащая генератор тепловой энергии, действующий на основе резисторного преобразования электрической энергии в тепловую, с системой семисторного управления генерируемой тепловой мощности, отличающаяся тем, что оснащена электрическим шунтом, расположенным после автоматического выключателя электрической сети автономного объекта и на отдельном ответвлении сети питания всеми электрическими приборами автономного объекта, кроме электрического генератора тепловой энергии, при этом передача значений напряжения электрического шунта выполняется по силовому кабелю электрического питания генератора тепловой энергии, системой приема сигнала напряжения электрического шунта, вычислительным устройством, определяющим свободную часть электрической энергии от выделенной лимитированной мощности на автономный объект после вычитания суммарной мощности потребления всех остальных, одновременно работающих электрических приборов автономного объекта, и определяющим текущее значение максимальной тепловой мощности генератора тепловой энергии, устройством управления работой генератора тепловой энергии для компенсации тепловых потерь ограждающей конструкции автономного объекта с исключением работы генератора тепловой энергии выше определенного на текущий момент работы значения максимально допустимой электрической мощности.1. A system for distributing electrical energy consumption, comprising a thermal energy generator operating on the basis of resistor conversion of electrical energy into thermal energy, with a system of triac control of the generated thermal power, characterized in that it is equipped with an electric shunt located after the automatic switch of the electrical network of the autonomous facility and on a separate branch of the power supply network by all electrical devices of the autonomous facility, except for the electric thermal energy generator, wherein the transmission of the voltage values of the electric shunt is performed via the power cable of the electrical power supply of the thermal energy generator, a system for receiving the voltage signal of the electric shunt, a computing device determining the free portion of electrical energy from the allocated limited power to the autonomous facility after subtracting the total power consumption of all other simultaneously operating electrical devices of the autonomous facility, and determining the current value of the maximum thermal power of the thermal energy generator, a device for controlling the operation of the thermal energy generator to compensate for the thermal losses of the enclosing structure of the autonomous facility with the exclusion of the operation of the thermal energy generator above the value of the maximum permissible electrical power determined at the current moment of operation. 2. Система распределения потребления электрической энергии по п. 1, отличающаяся тем, что значение доли электрической энергии на отопление автономного объекта больше или равно половине, выделенной лимитированной электрической мощности на автономный объект.2. The system for distributing the consumption of electrical energy according to paragraph 1, characterized in that the value of the share of electrical energy for heating an autonomous facility is greater than or equal to half of the allocated limited electrical power for the autonomous facility.
RU2024117248A 2024-06-21 Electric energy consumption distribution system RU2846008C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2846008C1 true RU2846008C1 (en) 2025-09-01

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2308823C2 (en) * 2005-10-04 2007-10-20 Владимир Григорьевич Бартенев Method for controlling power of electric heating system and device for realization of said method
US7949615B2 (en) * 2002-03-28 2011-05-24 Robertshaw Controls .Company System and method of controlling delivery and/or usage of a commodity
RU2431172C2 (en) * 2005-11-25 2011-10-10 Кемпьютерайзд Электрисити Системз Лтд. Flexible electric load control system and its operating method
RU131878U1 (en) * 2012-10-17 2013-08-27 Юрий Дмитриевич Шурчков CONSUMPTION POWER LIMITING DEVICE
RU2505900C1 (en) * 2012-07-09 2014-01-27 Юрий Дмитриевич Шурчков Apparatus for limiting power consumption, method of limiting power consumption
RU2771924C1 (en) * 2021-07-30 2022-05-13 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Active flexible-flat electric heater

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7949615B2 (en) * 2002-03-28 2011-05-24 Robertshaw Controls .Company System and method of controlling delivery and/or usage of a commodity
RU2308823C2 (en) * 2005-10-04 2007-10-20 Владимир Григорьевич Бартенев Method for controlling power of electric heating system and device for realization of said method
RU2431172C2 (en) * 2005-11-25 2011-10-10 Кемпьютерайзд Электрисити Системз Лтд. Flexible electric load control system and its operating method
RU2505900C1 (en) * 2012-07-09 2014-01-27 Юрий Дмитриевич Шурчков Apparatus for limiting power consumption, method of limiting power consumption
RU131878U1 (en) * 2012-10-17 2013-08-27 Юрий Дмитриевич Шурчков CONSUMPTION POWER LIMITING DEVICE
RU2771924C1 (en) * 2021-07-30 2022-05-13 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Active flexible-flat electric heater

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4170847B1 (en) Smart outlet
JP6418239B2 (en) Power supply apparatus and power supply method
RU2725023C1 (en) Method of monitoring and controlling consumption of electric energy by consumers in a home and a complex for its implementation
CZ369897A3 (en) Process and apparatus for regular distribution of three-phase electric load
US20090058185A1 (en) Intelligent Infrastructure Power Supply Control System
US11527887B2 (en) System for distributing locally generated energy to multiple load units
US20250125613A1 (en) Meter adapter and systems
JP2011083087A (en) Power supply system
US20230291206A1 (en) Energy management system and method
CN107302226A (en) Power supply arrangement
CN108701999A (en) Power Control for Microgrids
RU2846008C1 (en) Electric energy consumption distribution system
Kester et al. A smart MV/LV-station that improves power quality, reliability and substation load profile
CN103138292A (en) Method and system for dynamic management of electricity distribution grid
Zubieta Demonstration of a microgrid based on a DC bus backbone at an industrial building
JP6738074B1 (en) Power feeding control system, power feeding control method, and power feeding control program
EP4147318B1 (en) A modular apparatus to monitor and control energy usage
US12368319B2 (en) Renewable energy and backup power distribution and resource management system
NL2035048B1 (en) System and method of controlling a hot water energy storage system
WO2009152534A2 (en) Electrical demand controller
CN118402153A (en) Systems and methods for power inverter and intelligent load control integration
JP2020072638A (en) Power supply method and power supply system for achieving the same
TW202211575A (en) Detection/distribution system for electricity consumption characterized by effectively controlling user's electricity consumption to achieve the most effective distribution of electricity consumption
Vramba et al. Development of protection scheme for off-grid topology
BG2386U1 (en) A device for wireless operation and control of electric consumers