Результат интеллектуальной деятельности: Мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление двумя силовыми контактными группами

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к устройствам секционирования линий электропередачи и предназначена для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных сетях трехфазного тока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пункт секционирования для коммутации и защиты линий электропередач, включающий в себя высоковольтный модуль и низковольтный блок управления и защиты, закрепленные на одной опоре, расположенные в отдельных корпусах и соединенные кабелем, высоковольтный модуль содержит на крышке и боковой стенке высоковольтные вводы для подключения к линии электропередачи, трансформаторы тока и вакуумный выключатель, а низковольтный блок управления и защиты содержит элементы управления вакуумным выключателем, устройства релейной или микропроцессорной защиты и автоматики и аккумуляторную батарею (патент РФ на полезную модель №52276, кл. Н02В 11/00, опубл. 10.03.2006, Бюл.№7).

Недостатком известного пункта секционирования для коммутации и защиты линий электропередач является его ограниченная область применения и, соответственно, невозможность его применения для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных сетях трехфазного тока, невозможность независимого управления двумя силовыми контактными группами для осуществления секционирования двух участков линии электропередачи.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение функциональных возможностей и области его использования за счет применения для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных сетях трехфазного тока с возможностью независимого управления двумя силовыми контактными группами для осуществления секционирования двух участков линии электропередачи.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности осуществлять функции коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля напряжения в распределительных сетях трехфазного тока с возможностью независимого управления двумя силовыми контактными группами для осуществления секционирования двух участков линии электропередачи. Это достигается за счёт независимого управления контактными группами мультиконтактной коммутационной системы и контроля режимов её работы и режимов сети, в которой она установлена. Также это позволяет уменьшить недоотпуск электроэнергии потребителям, сократить убытки энергоснабжающих организаций и, таким образом, повысить надежность и эффективность систем электроснабжения потребителей.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемая мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление двумя силовыми контактными группами, включающая в себя коммутационный элемент и блок управления и защиты, согласно изобретению, содержит вводной коммутационный элемент ручного управления, установленный в силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации на вводе мультиконтактной коммутационной системы, первый вакуумный коммутационный элемент дистанционного управления, установленный в силовую цепь после вводного коммутационного элемента ручного управления и предназначенный для коммутации первой силовой цепи с использованием дистанционных средств управления, второй вакуумный коммутационный элемент дистанционного управления, установленный в силовую цепь после вводного коммутационного элемента ручного управления и предназначенный для коммутации второй силовой цепи с использованием дистанционных средств управления, первый выводной коммутационный элемент ручного управления, подключенный к силовой цепи после первого вакуумного коммутационного элемента дистанционного управления и предназначенный для ручной коммутации первой силовой цепи на первом выводе мультиконтактной коммутационной системы, второй выводной коммутационный элемент ручного управления, подключенный к силовой цепи после второго вакуумного коммутационного элемента дистанционного управления и предназначенный для ручной коммутации второй силовой цепи на втором выводе мультиконтактной коммутационной системы, блок управления первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, соединённый с первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок управления вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, соединённый со вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок дистанционного управления силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы, соединённый с силовой цепью между вводным коммутационным элементом ручного управления и вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления, также соединённый с блоками управления вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления и передающий команды, поступившие по силовой сети или по каналам связи, на блоки управления первым и вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, блок местного управления первой силовой цепью мультиконтактной коммутационной системы, соединённый с первой силовой цепью и с блоком управления первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и передающий команды ручного управления на блок управления первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, блок местного управления второй силовой цепью мультиконтактной коммутационной системы, соединённый со второй силовой цепью и с блоком управления вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и передающий команды ручного управления на блок управления вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, блок контроля тока, соединённый с первой силовой цепью мультиконтактной коммутационной системы между первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединённый с блоком управления первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и передающий команды отключения на блок управления первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления при превышении тока в первой силовой цепи более заданного значения тока, принятого за ток перегрузки или ток короткого замыкания, а также соединённого с блоком передачи данных для передачи значений тока в первой силовой цепи по запросу, блок контроля тока, соединённый со второй силовой цепью мультиконтактной коммутационной системы между вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединённый с блоком управления вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и передающий команды отключения на блок управления вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления при превышении тока во второй силовой цепи более заданного значения тока, принятого за ток перегрузки или ток короткого замыкания, а также соединённого с блоком передачи данных для передачи значений тока во второй силовой цепи по запросу, блок передачи данных, осуществляющий передачу информации о работе мультиконтактной коммутационной системы диспетчеру компании, обслуживающей электрическую сеть, в которой установлена мультиконтактная коммутационная система, блок контроля положения коммутационных элементов, соединённый с блоком передачи данных и коммутационными элементами, установленными в мультиконтактной коммутационной системе, контролирующий положения вводного коммутационного элемента ручного управления, первого вакуумного коммутационного элемента дистанционного управления, второго вакуумного коммутационного элемента дистанционного управления, первого выводного коммутационного элемента ручного управления и второго выводного коммутационного элемента ручного управления, передающий данные об их положении в блок передачи данных, первый блок учёта электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии, соединённый с первой силовой цепью между первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединённый с блоком передачи данных, осуществляющий учёт потребления электроэнергии и функции контроля качества электроэнергии в первой силовой цепи и передающий данные в блок передачи данных, второй блок учёта электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии, соединённый со второй силовой цепью между вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединённый с блоком передачи данных, осуществляющий учёт потребления электроэнергии и функции контроля качества электроэнергии во второй силовой цепи и передающий данные в блок передачи данных, блок контроля напряжения, соединённый с первой силовой цепью между первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединённый со второй силовой цепью между вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с силовой цепью между вводным коммутационным элементом ручного управления и вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления и соединённый с блоком управления первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, с блоком управления вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, с блоком передачи данных и осуществляющий контроль напряжения в силовых цепях мультиконтактной коммутационной системы и передающий данные о напряжении в них на блок передачи данных и на блоки управления вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема мультиконтактной коммутационной системы, имеющей независимое управление двумя силовыми контактными группами.

Мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление двумя силовыми контактными группами содержит вводной коммутационный элемент ручного управления (ВКЭРУ 1), первый вакуумный коммутационный элемент дистанционного управления (ВКЭДУ 2), второй вакуумный коммутационный элемент дистанционного управления (ВКЭДУ 3), первый выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 4), второй выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 5), блок управления первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления (БУВКЭДУ 6), блок управления вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления (БУВКЭДУ 7), блок дистанционного управления силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы (БДУМКС 8), блок местного управления первой силовой цепью мультиконтактной коммутационной системы (БМУМКС 9), блок местного управления второй силовой цепью мультиконтактной коммутационной системы (БМУМКС 10), блок контроля тока (БКТ 11), блок контроля тока (БКТ 12), первый блок учёта электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии (БУЭ 13), второй блок учёта электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии (БУЭ 14), блок контроля положения коммутационных элементов (БКПКЭ 15), блок передачи данных (БПД 16), блок контроля напряжения (БКН 17).

ВКЭРУ 1 установлен в силовой цепи. ВКЭДУ 2 установлен в силовую цепь после ВКЭРУ. ВКЭДУ 3 установлен во вторую силовую цепь после ВКЭРУ 1. ВыКЭРУ 4, подключен к силовой цепи после ВКЭДУ 2. ВыКЭРУ 5, подключен к силовой цепи после ВКЭДУ 3. БУВКЭДУ 6 соединён с ВКЭДУ 2. БУВКЭДУ 7 соединён с ВКЭДУ 3. БДУМКС 8 соединён с силовой цепью между ВКЭРУ 1 и ВКЭДУ2 и ВКЭДУ 3, также соединён с БУВКЭДУ 6 и БУВКЭДУ 7. БМУМКС 9 соединён с первой силовой цепью и с БУВКЭДУ 6. БМУМКС 10 соединён со второй силовой цепью и с БУВКЭДУ 7. БКТ 11 соединён с первой силовой цепью между ВКЭДУ 2 и ВыКЭРУ 4, также соединён с БУВКЭДУ 6, а также соединён с БПД 16. БКТ 12 соединён со второй силовой цепью между ВКЭДУ 7 и ВыКЭРУ 5, также соединён с БУВКЭДУ 7, а также соединён с БПД 16. БКПКЭ 15 соединён с БПД 16, с ВКЭРУ 1, с ВКЭДУ 2, с ВКЭДУ 3, с ВыКЭРУ 4, с ВыКЭРУ 5. БУЭ 13 соединён с первой силовой цепью между ВКЭДУ 2 и ВыКЭРУ 4, также соединён с БПД 16. БУЭ 14 соединён со второй силовой цепью между ВКЭДУ 3 и ВыКЭРУ 5, также соединён с БПД 16. БКН 17 соединён с первой силовой цепью между ВКЭДУ 2 и ВыКЭРУ 4, также соединён со второй силовой цепью между ВКЭДУ 3 и ВыКЭРУ 5, также соединён с силовой цепью между ВКЭРУ 1 и ВКЭДУ 2, ВКЭДУ 3, и соединён также с БУВКЭДУ 6, с БУВКЭДУ 7, с БПД 16.

Устройство работает следующим образом.

Подача напряжения на силовую цепь мультиконтактной коммутационной системы осуществляется с помощью вводного коммутационного элемента ручного управления (ВКЭРУ 1), установленного в силовой цепи. При этом питание подаётся на блоки местного управления мультиконтактной коммутационной системой (БМУМКС 9 и БМУМКС 10), в результате чего ими автоматически подаётся команда на блоки управления первым и вторым вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления (БУВКЭДУ 6 и БУВКЭДУ 7) на включение первого вакуумного коммутационного элемента дистанционного управления (ВКЭДУ 2) и второго вакуумного коммутационного элемента дистанционного управления (ВКЭДУ 3) соответственно. ВКЭДУ 2 и ВКЭДУ 3 включаются и подают питание на первую и вторую силовую цепь мультиконтактной коммутационной системы. При включении первого выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 4) напряжение будет подано на первую силовую сеть за мультиконтактной коммутационной системой. При включении второго выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 5) напряжение будет подано на вторую силовую сеть за мультиконтактной коммутационной системой. При местном управлении мультиконтактной коммутационной системой команда на отключение первой силовой цепи подаётся с помощью БМУМКС 9, а второй силовой цепи - БМУМКС 10. При этом команды отключения соответствующих силовых цепей подаются от БМУМКС 9 на БУВКЭДУ 6, а от БМУМКС 10 на БУВКЭДУ 7, которые, в свою очередь, отключают ВКЭДУ 2 и ВКЭДУ 3 за счёт прекращения подачи питания на их электромагниты. Также отключение мультиконтактной коммутационной системы можно осуществить с помощью команд, поданных на БУВКЭДУ 6 и БУВКЭДУ 7 от блока дистанционного управления мультиконтактной коммутационной системой (БДУМКС 8). С помощью данного блока можно осуществить и дистанционное включение мультиконтактной коммутационной системы. БДУМКС 8 получает команды на включение или отключение мультиконтактной коммутационной системы с помощью кодированного сигнала, передаваемого по силовой сети с применением существующих технологий передачи сигналов по ней или с помощью кодированной последовательности включения и отключения напряжения в ней или получает команды на включение или отключение мультиконтактной коммутационной системы с помощью сигнала получаемого через канал связи, например JPS, JPRS, Глонасс, радио или другой канал. При возникновении в силовой цепи за мультиконтактной коммутационной системой, или внутри неё после ВКЭДУ 2 или ВКЭДУ 3, тока перегрузки или тока короткого замыкания, то соответствующий блок контроля тока (БКТ 11 или БКТ12) подаст сигнал на БУВКЭДУ 6 или на БУВКЭДУ 7 соответственно на отключение ВКЭДУ 2 или ВКЭДУ 3. В этом случае, если в логике работы БУВКЭДУ 6 и БУВКЭДУ 7 заложен алгоритм осуществления автоматического повторного включения (АПВ) ВКЭДУ 2 (ВКЭДУ 3), то после выдержки времени будет осуществлено АПВ ВКЭДУ 2 или АПВ ВКЭДУ 3 и, если оно будет неуспешным, то есть в первой или соответственно во второй силовой сети за мультиконтактной коммутационной системой, или внутри неё после ВКЭДУ 2 или после ВКЭДУ 3, повторно появится ток перегрузки или ток короткого замыкания, то БКТ 11 или БКТ 12 повторно подаст сигнал на БУВКЭДУ 6 или БУВКЭДУ 7 на отключение ВКЭДУ 2 или ВКЭДУ 3. При этом будет заблокирована возможность дистанционного включения мультиконтактной коммутационной системы до устранения повреждений в силовой цепи за ВКЭДУ 2 или ВКЭДУ 3. Также при этом будет отправлено сообщение о повреждении за ВКЭДУ 2 или ВКЭДУ 3. Если АПВ будет успешным, то мультиконтактная коммутационная система продолжит работу в нормальном режиме. Положение коммутационных элементов мультиконтактной коммутационной системы контролируется с помощью блока контроля положения коммутационных элементов (БКПКЭ 15), который при изменении положения коммутационных элементов ВКЭДУ 2, ВКЭДУ 3, ВКЭРУ 1, ВыКЭРУ 4, ВЫКЭРУ 5 передаёт соответствующие данные в блок передачи данных (БПД 16). Блоки учёта потребления электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии (БУЭ 13 и БУЭ 14) осуществляют учёт электроэнергии, переданный через первую и вторую силовую цепь мультиконтактной коммутационной системы, а также контролируют показатели качества электрической энергии в точке их подключения. Данные о потреблении электроэнергии и о качестве электрической энергии передаются в блок передачи данных и через него диспетчеру компании, обслуживающей оборудование мультиконтактной коммутационной системы. Блок контроля напряжения (БКН 17) контролирует напряжение в силовых цепях мультиконтактной коммутационной системы между ВКЭРУ 1 и ВКЭДУ 2 и ВКЭДУ 3, между ВКЭДУ 2 и ВыКЭРУ 4 и между ВКЭДУ 3 и ВыКЭРУ 5 и передают информацию о наличии или отсутствии напряжения на БПД 16 и на БУВКЭДУ 6 и БУВКЭДУ 7.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить коммутацию и защиту линий электропередачи, учет электроэнергии, контроль качества электроэнергии, контроль напряжения одновременно в двух силовых сетях. Его применение предотвращает развитие аварийной ситуации и позволяет уменьшить недоотпуск электроэнергии потребителям, сократить убытки энергоснабжающих организаций и, таким образом, повысить надежность и эффективность систем электроснабжения потребителей.