Результат интеллектуальной деятельности: Пункт секционирования и резервирования до 1 кВ с тремя силовыми контактными группами и четырьмя выводами

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

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пункт секционирования для коммутации и защиты линий электропередач, установленный на столбовой опоре и включающий в себя высоковольтный модуль и низковольтный блок управления и защиты, 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, автоматики и аккумуляторную батарею (патент РФ №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 использования для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных сетях трехфазного тока, невозможность независимого управления тремя силовыми контактными группами (коммутационными элементами дистанционного управления), имеющими общую точку соединения, для осуществления секционирования и резервирования трех силовых сетей (участков линий 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 тремя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения, для осуществления секционирования и резервирования трех силовых сетей (участков линий электропередачи).

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность осуществлять функции коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля напряжения в распределительных сетях трехфазного тока с возможностью независимого управления тремя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения (общая точка пункта секционирования и резервирования до 1 кВ), для осуществления секционирования и резервирования трех силовых сетей (участков линий электропередачи). Это достигается за счёт независимого управления контактными группами пункта секционирования и резервирования до 1 кВ и контроля режимов его работы и режимов сети, в которой он установлен. 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 предлагаемый пункт секционирования и резервирования до 1 кВ с тремя силовыми контактными группами и четырьмя выводами, включающий в себя коммутационные элементы и блок управления и защиты, согласно изобретения, содержит вводной коммутационный элемент ручного управления, установленный в первой силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации, первый выводной коммутационный элемент ручного управления, установленный во второй силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации, первый коммутационный элемент дистанционного управления, представляющий собой первую силовую контактную группу с независимым управлением, установленный во вторую силовую цепь между первым выводным коммутационным элементом ручного управления и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, предназначенный для коммутации второй силовой цепи с использованием дистанционных средств управления, второй выводной коммутационный элемент ручного управления, установленный в третьей силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации, второй коммутационный элемент дистанционного управления, представляющий собой вторую силовую контактную группу с независимым управлением, установленный в третью силовую цепь между вторым выводным коммутационным элементом ручного управления и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, предназначенный для коммутации третьей силовой цепи с использованием дистанционных средств управления, третий выводной коммутационный элемент ручного управления, установленный в четвертой силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации, третий коммутационный элемент дистанционного управления, представляющий собой третью силовую контактную группу с независимым управлением, установленный в четвертую силовую цепь между третьим выводным коммутационным элементом ручного управления и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, предназначенный для коммутации четвертой силовой цепи с использованием дистанционных средств управления, блок управления первым коммутационным элементом дистанционного управления, соединённый с первым коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления, соединённый со вторым коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления, соединенный с третьим коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок дистанционного управления силовыми цепями пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, соединённый с силовыми цепями между вводным коммутационным элементом ручного управления и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, между выводными коммутационными элементами ручного управления и коммутационными элементами дистанционного управления, также соединённый с блоками управления коммутационными элементами дистанционного управления и передающий команды, поступившие по силовой сети или по каналам связи, на блоки управления первым, вторым и третьим коммутационными элементами дистанционного управления, блок местного управления первой, второй, третьей и четвертой силовыми цепями пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, соединённый с первой, второй, третьей и четвертой силовыми цепями и с блоками управления первым, вторым и третьим коммутационными элементами дистанционного управления и передающий команды ручного управления на блоки управления первым, вторым и третьим коммутационными элементами дистанционного управления, блок контроля тока, соединённый с первой, второй, третьей и четвертой силовыми цепями пункта секционирования и резервирования до 1 кВ между вводным коммутационным элементом ручного управления и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, между первым коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, между вторым коммутационным элементом дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, между третьим коммутационным элементом дистанционного управления и третьим выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с блоками управления первым, вторым и третьим коммутационными элементами дистанционного управления, и передающий команды отключения на блоки управления первым, вторым и третьим коммутационными элементами дистанционного управления при превышении тока в первой, или второй, или третьей, или четвертой силовых цепях 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, второй, третьей и четвертой силовых цепях по запросу, блок передачи данных, осуществляющий передачу информации о работе пункта секционирования и резервирования до 1 кВ диспетчеру компании, обслуживающей электрическую сеть, в которой установлен пункт секционирования и резервирования до 1 кВ, блок контроля положения коммутационных элементов, соединённый с блоком передачи данных и коммутационными элементами, установленными в пункте секционирования и резервирования до 1 кВ, контролирующий положения вводного коммутационного элемента ручного управления, первого выводного коммутационного элемента ручного управления, первого коммутационного элемента дистанционного управления, второго коммутационного элемента дистанционного управления, третьего коммутационного элемента дистанционного управления, второго выводного коммутационного элемента ручного управления, третьего выводного коммутационного элемента ручного управления, передающий данные об их положении в блок передачи данных, блок учёта электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии, соединённый с первой силовой цепью между вводным коммутационным элементом ручного управления и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, соединённый со второй силовой цепью между первым коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с третьей силовой цепью между вторым коммутационным элементом дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с четвертой силовой цепью между третьим коммутационным элементом дистанционного управления и третьим выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединённый с блоком передачи данных, осуществляющий учёт потребления электроэнергии и функции контроля качества электроэнергии в первой, второй, третьей и четвертой силовых цепях и передающий данные в блок передачи данных, блок контроля напряжения, соединённый с первой силовой цепью между вводным коммутационным элементом ручного управления и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, соединённый со второй силовой цепью между первым коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с третьей силовой цепью между вторым коммутационным элементом дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединённый с четвертой силовой цепью между третьим коммутационным элементом дистанционного управления и третьим выводным коммутационным элементом ручного управления, и соединённый с блоками управления первым, вторым и третьим коммутационными элементами дистанционного управления, с блоком передачи данных, осуществляющий контроль напряжения в силовых цепях пункта секционирования и резервирования до 1 кВ и передающий данные о напряжении в них на блок передачи данных и на блоки управления коммутационными элементами дистанционного управления.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема пункта секционирования и резервирования до 1 кВ с четырьмя выводами и тремя силовыми контактными группами.

Пункт секционирования и резервирования до 1 кВ с четырьмя выводами и тремя силовыми контактными группами содержит вводной коммутационный элемент ручного управления (ВКЭРУ 1), первый выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 5), первый коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 2), второй коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 3), третий коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 4), второй выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ6), третий выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ7), блок управления первым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 8), блок управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 9), блок управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 10), блок дистанционного управления силовыми цепями пункта секционирования и резервирования до 1 кВ (БДУПСР 11), блок местного управления силовыми цепями пункта секционирования и резервирования до 1 кВ (БМУПСР 12), блок контроля тока (БКТ 13), блок передачи данных (БПД 14), блок контроля положения коммутационных элементов (БКПКЭ 15), блок учёта электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии (БУЭ 16), блок контроля напряжения (БКН 17).

ВКЭРУ 1 установлен в первой силовой цепи. КЭДУ 2 установлен во вторую силовую цепь между ВыКЭРУ 5 и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ. ВыКЭРУ6 установлен в третьей силовой цепи. КЭДУ 3 установлен в третьей силовой цепи между ВыКЭРУ 6 и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ. ВыКЭРУ 7 установлен в четвертой силовой цепи. КЭДУ 4 установлен в четвертую силовую цепь между ВыКЭРУ 7 и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ. БУКЭДУ 8 соединён с КЭДУ 2. БУКЭДУ 9 соединён с КЭДУ 3. БУКЭДУ 10 соединен с КЭДУ 4. БДУПСР 11 соединён с силовыми цепями между ВКЭРУ 1 и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, между ВыКЭРУ 5 и КЭДУ 2, между ВыКЭРУ 6 и КЭДУ 3, между ВыКЭРУ 7 и КЭДУ 4, также соединён с БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10. БМУПСР 12 соединённый с первой, второй, третьей и четвертой силовыми цепями и с БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10. БКТ 13 соединён с силовыми цепями между ВКЭРУ 1 и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, между ВыКЭРУ 5 и КЭДУ 2, между ВыКЭРУ 6 и КЭДУ 3, между ВыКЭРУ 7 и КЭДУ 4, также соединён с БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10, а также соединён с БПД 14. БКПКЭ 15 соединён с БПД 14 и соединён с ВКЭРУ 1, КЭДУ 2, ВыКЭРУ 5, КЭДУ 3, ВыКЭРУ 6, КЭДУ 4, ВыКЭРУ 7. БУЭ 16 соединён с силовыми цепями между ВКЭРУ 1 и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, между ВыКЭРУ 5 и КЭДУ 2, между ВыКЭРУ 6 и КЭДУ 3, между ВыКЭРУ 7 и КЭДУ 4, также соединённый с БПД 14. БКН 17 соединён с силовыми цепями между ВКЭРУ 1 и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, между ВыКЭРУ 5 и КЭДУ 2, между ВыКЭРУ 6 и КЭДУ 3, между ВыКЭРУ 7 и КЭДУ 4, также соединён с БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10, также соединён с БПД 14.

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 блок местного управления пунктом секционирования и резервирования до 1 кВ (БМУПСР 12), в результате чего им автоматически подаётся команда на блоки управления первым, вторым и третьим коммутационными элементами дистанционного управления (БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10) на включение первого коммутационного элемента дистанционного управления (КЭДУ 2), второго коммутационного элемента дистанционного управления (КЭДУ 3), третьего коммутационного элемента дистанционного управления (КЭДУ 4), соответственно. При включении первого выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 5) напряжение будет подано на первую силовую сеть за пунктом секционирования и резервирования до 1 кВ. При включении второго выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 6) напряжение будет подано на вторую силовую сеть за пунктом секционирования и резервирования до 1 кВ. При включении третьего выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 7) напряжение будет подано на третью силовую сеть за пунктом секционирования и резервирования до 1 кВ. При местном управлении мультиконтактной коммутационной системой команда на включение/отключение первой, второй, третьей и четвертой силовых цепей подаётся с помощью БМУПСР 12. При этом команды отключения соответствующих силовых цепей подаются от БМПСР 12 на БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10, которые, в свою очередь, отключают КЭДУ 2, КЭДУ 3 и КЭДУ 4 за счёт прекращения подачи питания на их электромагниты. Также отключение/включение КЭДУ 2, КЭДУ 3 и КЭДУ 4 пункта секционирования и резервирования до 1 кВ можно осуществить с помощью команд, поданных на БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9 и БУКЭДУ 10 от блока дистанционного управления пунктом секционирования и резервирования до 1 кВ (БДУМКС 11). БДУПСР 11 получает команды на включение или отключение соответствующих КЭДУ пункта секционирования и резервирования до 1 кВ 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 пункта секционирования и резервирования до 1 кВ с помощью сигнала получаемого через канал связи, например JPS, JPRS, Глонасс, радио или другой канал. При возникновении в силовых цепях за мультиконтактной коммутационной системой до КЭДУ 2, или КЭДУ 3, или КЭДУ 4, тока перегрузки или тока короткого замыкания блок контроля тока (БКТ 13) подаст сигнал на определенный БУКЭДУ 8, или БУКЭДУ 9, или БУКЭДУ 10, соответственно, на отключение КЭДУ 2, или КЭДУ 3, или КЭДУ 4. В этом случае, если в логике работы БУКЭДУ 8, или БУКЭДУ 9, или БУКЭДУ 10, заложен алгоритм осуществления автоматического повторного включения (АПВ) КЭДУ 2 (АПВ КЭДУ 3, АПВ КЭДУ 4), то после выдержки времени будет осуществлено соответствующее АПВ КЭДУ 2, или АПВ КЭДУ 3, или АПВ КЭДУ 4, и, если оно будет неуспешным, то есть в первой, или во второй, или в третьей, соответственно, силовых сетях за пунктом секционирования и резервирования до 1 кВ до КЭДУ 2, или КЭДУ 3, или КЭДУ 4, повторно появится ток перегрузки или ток короткого замыкания, то БКТ 13 повторно подаст сигнал на БУКЭДУ 8, или БУКЭДУ 9, или БУКЭДУ 10, на отключение КЭДУ 2, или КЭДУ 3, или КЭДУ 4. При этом будет заблокирована возможность дистанционного включения пункта секционирования и резервирования до 1 кВ до устранения повреждений в силовой цепи за КЭДУ 2, или КЭДУ 3, или КЭДУ 4. Также при этом будет отправлено сообщение о повреждении за КЭДУ 2, или КЭДУ 3, или КЭДУ4. Если АПВ будет успешным, то пункт секционирования и резервирования до 1 кВ продолжит работу в нормальном режиме. Положение коммутационных элементов пункта секционирования и резервирования до 1 кВ контролируется с помощью блока контроля положения коммутационных элементов (БКПКЭ 15), который при изменении положения коммутационных элементов КЭДУ 2, КЭДУ 3, КЭДУ 4, ВКЭРУ 1, ВыКЭРУ 5, ВыКЭРУ 6, ВыКЭРУ 7 передаёт соответствующие данные в блок передачи данных (БПД 14). Блок учёта потребления электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии (БУЭ 16) осуществляет учёт электроэнергии, переданный через первую, вторую, третью и четвертую силовые цепи пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, а также контролирует 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 пункта секционирования и резервирования до 1 кВ. Блок контроля напряжения (БКН 17) контролирует напряжение в силовых цепях пункта секционирования и резервирования до 1 кВ между ВКЭРУ 1 и общей точкой пункта секционирования и резервирования до 1 кВ, между КЭДУ 2 и ВыКЭРУ 5, между КЭДУ 3 и ВыКЭРУ 6, между КЭДУ 4 и ВыКЭРУ 7 и передает информацию о наличии или отсутствии напряжения на БПД 14 и на БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить коммутацию и защиту линий электропередачи, учет электроэнергии, контроль качества электроэнергии, контроль напряжения одновременно в трех силовых сетях. При исчезновении напряжения в одной из силовых сетей и появлении его в другой устройство позволяет осуществлять функции автоматического включения резерва путём включения соответствующих КЭДУ. Также устройство позволяет секционировать электрическую сеть посредством её деления на участки путём отключения соответствующих силовых контактных групп при повреждениях в силовых сетях, подключенных к пункту секционирования и резервирования до 1 кВ. 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.