СПОСОБ PLUG&PLAY ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ И БЫТОВЫХ ПРИБОРОВ К ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ 0,4 кВ Российский патент 2011 года по МПК H02H3/00 G05B15/02 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защите и управлению сетью электропередачи 0,4 кВ.

Защита и контроль линий электропередачи имеет более чем столетнюю историю, начиная от простых максимально токовых защит, и заканчивая продольными токовыми дифференциальными защитами. При этом на длинных линиях электропередачи для связи двух блоков защит, установленных на концах линии электропередачи, используют высокочастотную связь по проводам этой же линии электропередачи, так называемые ВЧ защиты. Развитием передачи цифровых сигналов по линиям электропередачи является так называемая PLC-связь.

Защита и контроль сети электроснабжения 0,4 кВ может осуществляться специальным устройством защиты и управления (УЗиУ). При этом УЗиУ состоит из нескольких измерительных блоков, блоков коммутации, центрального блока управления всей сетью 0,4 кВ. Все блоки УЗиУ объединены в одно устройство цифровым методом передачи данных по самим линиям электропередачи 0,4 кВ - PLC-связью.

Существует так называемый принцип Plug&Play, широко применяется в компьютерной технике, который означает следующее:

- при подключении к компьютеру нового устройства устройство сообщает компьютеру свое наименование;

- по полученному наименованию устройства компьютер находит и устанавливает необходимые для правильной работы устройства программы - драйвера;

- после этого подключенное устройство становится составной частью компьютера и начинает правильно работать;

Первые идеи «горячего» подключения внешних устройств к компьютеру (во включенном состоянии компьютера) касались механических методов, которые ныне широко применяются в компьютерном мире. Известен метод и устройство для его реализации, компьютерный разъем для подключения внешних устройств, по заявке US 5210855 от 11.05.93, МПК G06F 13/40 (20060101); H05K 1/11 (20060101); G06F 013/00. Целью изобретения является возможность подключения внешнего устройства к компьютерному разъему при включенном компьютере. Для этого контакты разъема, подключающие питание к внешнему устройству (плюс питания и земляной контакт), делают длиннее остальных контактов (информационных). Таким образом, при подключении внешнего устройства к работающему компьютеру первыми контактами подключается питание к внешнему устройству, и при подключении информационных контактов внешнее устройство уже нормально работает.

Последующие изобретения уже касались программного обеспечения. Известен метод и устройство для его реализации, система Plug&Play конфигурации внешних устройств, подключенных к разъему PCI, при включении компьютера, по заявке US 6154836 от 28.11.2000, МПК G06F 9/445 (20060101); G06F 009/445. Целью изобретения является возможность настройки (конфигурации) устройства, подключенного к разъему PCI компьютера. Во время включения питания компьютера происходит самотестирование подключенных устройств (POST), составляется список устройств, которые можно первоначально не включать (например, модем или сетевая карта). Далее происходит активация всех Plug&Play устройств.

В настоящее время внешние устройства уже подключаются непосредственно во время работы компьютера (например, к порту USB). Для таких устройств известен метод и устройство для его реализации, система Plug&Play конфигурации внешних устройств, по заявке US 5852743 от 22.12.1998, МПК G06F 13/40 (20060101); G06F 009/00. При этом обнаруживаются вновь подключенные к компьютеру устройства, и запускается программа конфигурации подключенного устройства. Определяется тип подключенного устройства - подключенное устройство сообщает свое наименование. После этого происходит конфигурация подключенного устройства.

Наиболее близким изобретением, принятым за прототип, является метод Plug&Play для медицинских приборов, по заявке СА 2535751 A1 от 31.07.2007, МПК G06Q 50/00, A61G 99/00. Метод предназначен для электронных медицинских устройств, для телемедицинских приложений, работающих через глобальную сеть Интернет. Метод обеспечивает автоматическое обнаружение и конфигурацию (подключение к серверу) медицинских устройств на стороне пациента через сеть Интернет для получения наиболее лучших результатов обследования пациента. Этот метод расширяет компьютерный метод Plug&Play для локальных внешних устройств компьютера, расширяет метод Plug&Play для внешних устройств, подключаемых к компьютеру через сетевой протокол и расположенных удаленно от компьютера. Таким образом, в данном методе имеется центральное устройство управления (сервер), имеется сеть (Интернет), связывающая удаленно расположенной внешнее устройство (клиент) с центральным устройством (сервером), имеются методы обнаружения подключения к центральному устройству нового внешнего устройства, методы получения сведений о внешнем устройстве, методы настройки, конфигурации подключенного внешнего устройства, с целью получения наилучшей работы подключенного внешнего устройства.

Для задач электротехники, а именно защиты и управления сетью электропередачи 0,4 кВ 1 (фиг.1), расширим метод Plug&Play. В качестве сервера будет являться устройство защиты и управления сетью электроснабжения 0,4 кВ (УЗиУ) 2. Подключаемые к сети электроснабжения 0,4 кВ 1 через розетки 3 и вилки 4 приборы 5 являются внешними устройствами для УЗиУ 2, и эти приборы 5 должны поддерживать протокол Plug&Play:

- УЗиУ 2 должно обнаруживать появление новых приборов 5, подключенных к сети 1 электроснабжения 0,4 кВ;

- прибор 5 должен передавать в центральное устройство 2 свое наименование и все необходимые для своей безопасной работы параметры электроснабжения;

- УЗиУ 2, согласно полученным от прибора 5 данным, настроит индивидуально для данного прибора 5 параметры электроснабжения, обеспечивающие безопасную работу подключенного прибора 5.

Таким образом, УЗиУ 2 получает всю необходимую информацию о приборе 5, при этом способы передачи информации от прибора 5 к УЗиУ 2 могут быть разными:

- с помощью технологии PLC - передачи информации по самим проводам электропитания сети 0,4 кВ;

- с помощью беспроводных технологий передачи информации - оптический канал, радиоканал, индуктивная связь, емкостная связь.

На основе полученной от прибора 5 информации УЗиУ 2 настраивает систему электроснабжения индивидуально для данного прибора 5. Например, устанавливает следующие параметры:

- уставку максимально токовой защиты, равной максимальному току, потребляемому прибором 5 из данной розетки 3 через вилку 4;

- настройку токовой защиты на параметры пускового тока прибора 5;

- настройку защит по напряжению, по полученным максимальному и минимальному напряжениям, допустимым для данного прибора 5;

- настройку защит по частоте, по полученным максимальной и минимальной частотам, допустимым для данного прибора 5;

- настройку защит по амплитудам гармоник, по полученным максимальным амплитудам высших гармоник, допустимых для данного прибора 5;

- настройку электроснабжения на максимальную продолжительность непрерывной работы прибора 5;

- настройку электроснабжения на разрешенные интервалы времени (когда прибору 5 разрешено работать), на запрещенные интервалы времени (когда прибору 5 запрещено работать);

- проверяет вхождение данного прибора 5 в список разрешенных к подключению к электрической сети 0,4 кВ приборов и - в случае вхождения в данный список - подает электрическое питание на данный прибор 5;

- сохраняет наименование прибора 5, фирму изготовитель прибора 5 и другие справочные характеристики прибора 5 - в реестр приборов, подключенных к сети 1 электроснабжения.

В результате, на основе технологии Plug&Play УЗиУ 2 может непрерывно контролировать состояние каждого отдельного прибора 5, подключенного к сети 1 электроснабжения 0,4 кВ:

- Дата и время подключения прибора 5 к сети 1,

- Графики включения прибора 5, отключения прибора 5,

- Суммарное время работы,

- Суммарное потребление электроэнергии,

- Срабатывания защит по данному прибору 5, приводящих к отключению электроснабжения по данной розетке 3.

Все это позволит более качественно осуществлять электроснабжение приборов, поддерживающих технологию Plug&Play, существенно повысить безопасность работы подключаемых к сети электропитания 0,4 кВ приборов.

Большинство бытовых и промышленных приборов подключаются к сети 0,4 кВ для получения электропитания. При использовании в этих приборах способа Plug&Play подключения промышленных и бытовых приборов к электрической сети 0,4 кВ появляется возможность в центральном контроллере сети 0,4 кВ в автоматическом режиме вести реестр подключенных к сети 0,4 кВ приборов, настраивать параметры электроснабжения и защиты каждого подключенного к сети 0,4 кВ прибора индивидуально, вести постоянный мониторинг работы каждого подключенного к сети 0,4 кВ прибора. Технический результат - повышение качества электроснабжения и безопасности работы подключаемых к сети электропитания 0,4 кВ. 1 ил.

Способ Plug&Play подключения промышленных или бытовых приборов к электрической сети 0,4 кВ, основанный на обнаружении устройством защиты и управления сетью 0,4 кВ подключения нового прибора к сети 0,4 кВ, передаче новым прибором сведений устройству защиты и управления, отличающийся тем, что устройство защиты и управления, исходя из полученных от нового прибора сведений, автоматически настраивает пусковой и нормальный режимы защиты нового прибора по параметрам качества электропитания, таким как напряжение, ток, частота, амплитуды высших гармоник, автоматически настраивает политики электроснабжения для нового прибора, такие как максимальная непрерывная продолжительность работы, разрешенные интервалы времени, запрещенные интервалы времени, при вхождении нового прибора в список разрешенных к подключению приборов подает электропитание на новый прибор, заносит сведения о новом приборе в реестр подключенных к сети 0,4 кВ приборов, ведет постоянный мониторинг за работой нового прибора, контролируя и записывая параметры электропотребления нового прибора.