УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ КОНТРОЛИРОВАНИЯ БЛОКА ПРЕРЫВАНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ, А ТАКЖЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ПОДСТАНЦИЯ С КОНТРОЛИРУЕМЫМ ПРЕРЫВАТЕЛЬНЫМ БЛОКОМ Российский патент 2019 года по МПК H01H85/30 H01H9/16 G01R31/327 

Изобретение относится к устройству и способу для контролирования блока прерываний в электрической сети энергоснабжения. Изобретение относится также к распределительной подстанции с контролируемым блоком прерываний.

Во многих коммунальных сетях среднего и низкого напряжения используются распределительные подстанции, например, подстанции местной сети, или кабельные распределительные шкафы. Подстанции местной сети служат для подключения сети среднего напряжения к кабельным распределительным шкафам в сети низкого напряжения; кабельные распределительные шкафы предусмотрены для соединения сетевых выводов отдельных конечных потребителей (домашних хозяйств, офисов, ремесленных предприятий, небольших промышленных предприятий) с соответствующей подстанцией местной сети. При этом сначала от подстанции местной сети проходит кабель к кабельному распределительному шкафу. В нем находятся одна или несколько сборных шин, с которыми соединены отдельные ответвляющиеся линии, которые ведут к соответствующим сетевым выводам.

Сборные шины и/или отдельные ответвления в таких распределительных подстанциях обычно защищены с помощью предохранителей NH (предохранитель NH - предохранитель низкого напряжения большой мощности), с целью защиты ответвления от термических перегрузок или коротких замыканий. Предохранители NH часто являются плавкими предохранителями. В последующем предохранители (включая предохранители NH) и электромагнитные коммутационные аппараты называется также блоками прерываний.

Эти блоки прерываний в распределительных подстанциях в настоящее время обычно не контролируются дистанционно. Отсутствие дистанционного контролирования приводит к тому, что процесс распознавания и локализации неисправностей в сети среднего и низкого напряжения требует много времени и много затрат труда.

Например, оператор сети низкого напряжения должен сначала получить от своих потребителей, например, по телефону, сообщение об отсутствии тока. Однако при этом причина отсутствия тока может лежать как в коммунальной сети, так и в установках потребителей. Поэтому оператор сети должен сначала дождаться других сообщений от потребителей для надежного определения, лежит ли причина отсутствия тока действительно в его сети. С помощью информации об адресах потребителей он может определять сегмент сети, в котором предположительно лежит причина. После этого оператор сети обращается к обслуживающей бригаде, которая должна найти сработавший блок прерываний. Обслуживающая бригада объезжает соответствующие кабельные распределительные шкафы и оптически проверяет, сработал ли один из установленных в кабельном распределительном шкафу предохранителей. Для этого служит оптический индикатор предохранителя.

Оптический указатель состояния предохранителей NH известен, например, из WO 2011/114176 А1. Из ЕР 1 271 583 А2 известна подлежащая монтажу в кабельном распределительном шкафу планка для предохранителей NH. Наконец, в ЕР 0 068 490 А2 показан кабельный распределительный шкаф с предохранителями NH, который имеет особенно компактную конструкцию. Дополнительно к этому, подстанция местной сети в сети среднего напряжения известна из WO 2014/201475 А1.

В основу изобретения положена задача уменьшения затрат оператора сети для распознавания и локализации сработавших блоков прерываний.

Эта задача решена с помощью устройства для контролирования блока прерываний в электрической сети энергоснабжения, которое имеет сенсорный интерфейс для подключения сенсорного блока для измерения специфической для блока прерываний измерительной величины, соединенный с сенсорным интерфейсом обрабатывающий блок, который предназначен для распознавания изменения проходящего через блок прерываний тока на основании измерительной величины, и соединенный с обрабатывающим блоком интерфейс связи, через который в случае распознавания изменения тока может передаваться оповестительный сигнал, который указывает критическое состояние блока прерываний, в блок связи.

Изобретение основывается на понимании того, что блоки прерываний, например плавкие предохранители, срабатывают по существу по двум причинам: при длительных токах, которые приводят к термическим перегрузкам линий, или при коротких замыканиях. Оба явления сопровождаются проходящими через блоки прерываний токами, которые быстро и значительно изменяются. При этом быстрое изменение, как при коротком замыкании, приводит к срабатыванию блока прерываний или оно следует из самого срабатывания блока прерываний, поскольку за счет прерывания тока происходит внезапное изменение тока. Поэтому для контролирования блока прерываний необходимо обнаруживать такое быстрое изменение тока и по нему делать вывод о скоро срабатывающем или уже сработавшем блоке прерываний. Для распознавания изменения тока, которое указывает на срабатывание блока прерываний, можно измерительную величину сравнивать, например, с одним или несколькими пороговыми значениями, или же можно оценивать и распознавать определенные образцы хода изменения измерительной величины.

Особое преимущество изобретения состоит в том, что с помощью устройства, согласно изобретению, обеспечивается возможность дистанционного контролирования блоков прерываний. Таким образом, можно тотчас распознавать сработавшие блоки прерываний, и может быть значительно уменьшены затраты на локализацию неисправностей. Наряду с экономическими преимуществами (например, за счет более короткого времени использования обслуживающих бригад), обеспечивается также уменьшение времени отсутствия электроснабжения. В регулируемых энергетических сетях часто время прерывания (так называемый индекс SAIDI) часто используется в качестве критерия качества, и для оператора сети означает соответствующее наказание или вознаграждение, так что дистанционное контролирование обеспечивает дополнительное экономическое преимущество для оператора сети.

Сенсорный блок и блок связи могут образовывать отдельные блоки и могут быть соединены через соответствующие интерфейсы с обрабатывающим блоком. В этом случае сенсорный блок может быть выполнен в виде зонда, который монтируется в подходящем месте в распределительной подстанции для определения измерительной величины.

В качестве критического состояния блока прерываний в данном случае понимается, в частности, состояние после срабатывания блока прерываний (например, при плавком предохранителе состояние после плавления плавкового провода), в котором блок прерываний длительно прерывает прохождение тока.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения устройства, согласно изобретению, предусмотрено, что с сенсорным интерфейсом соединен сенсорный блок для измерения измерительной величины, и обрабатывающий блок и сенсорный блок расположены в общем корпусе.

Согласно этому предпочтительному варианту выполнения, сенсорный блок интегрирован в устройство. Сенсорный интерфейс в этом случае представляет внутренний интерфейс, который соединяет сенсорный блок с обрабатывающим блоком.

В этой связи может быть конкретно предусмотрено, что сенсорный блок содержит датчик Холла. Датчик Холла служит для измерения магнитного поля и как таковой известен для специалистов в данной области техники. Датчик Холла выдает сигнал напряжения, на основании которого можно делать заключение о силе магнитного поля. Поскольку проходящий через проводник ток создает обнаруживаемое с помощью датчика Холла магнитное поле, то посредством оценки выходного сигнала датчика Холла можно судить об изменении магнитного поля. Изменение магнитного поля означает, наконец, изменение прохождения тока через блок прерываний, так что на основе измеряемой с помощью датчика Холла измерительной величины можно распознавать изменение тока через блок прерываний. Таким образом, в основе этого конкретного варианта выполнения лежит понимание того, что можно обнаруживать быстрое изменение тока с помощью измерения магнитного поля.

Другим преимуществом использования датчика Холла является его небольшой конструктивный размер. В частности, в кабельных распределительных шкафах, но также частично и в подстанциях местной сети, обычно имеется в распоряжении лишь ограниченное конструктивное пространство для дополнительных установок, так что компактная конструкция устройства для контролирования блоков прерываний имеет важное значение.

Другое преимущество контролирования магнитного поля состоит в том, что для принципиального распознавания, в какой из распределительных подстанций сработал блок прерываний, достаточно контролировать все магнитное поле внутри распределительной подстанции. В контролировании отдельных ответвлений нет необходимости, поскольку обслуживающая бригада после идентификации соответствующей распределительной подстанции может очень легко распознавать сработавший блок прерываний посредством внешнего осмотра.

Однако, согласно другому предпочтительному варианту выполнения может быть предусмотрено, что сенсорный блок содержит датчик тока.

В качестве датчика тока можно использовать как обычный индуктивный преобразователь (например, тороидальный трансформатор тока), так и так называемый необычный преобразователь (например, катушку Роговского). Конкретный выбор датчика зависит в конечном итоге от имеющегося в распоряжении пространства в распределительной подстанции и от стоимости приобретения и монтажа датчиков.

Другой предпочтительный вариант выполнения изобретения состоит в том, что с интерфейсом связи соединен блок связи, и обрабатывающий блок и блок связи расположены в общем корпусе.

Согласно этому предпочтительному варианту выполнения, блок связи интегрирован в устройство. В этом случае интерфейс связи является внутренним интерфейсом, который соединяет блок связи с обрабатывающим блоком.

Конкретно в этой связи может быть предусмотрено, что блок связи является радиомодулем.

Этот вариант выполнения имеет то преимущество, что отпадает необходимость соединения с кабельным распределительным шкафом выделенных линий связи. Радиомодуль может быть, например, модулем GSM, модулем GPRS, модулем UMTS, модулем LoRaWAN (глобальная сеть ближнего действия), модулем IoT (Internet of Things) или т.п.

Дополнительно к этому в этой связи предпочтительно, когда устройство имеет вывод для соединения с радиоантенной.

При этом радиоантенна может быть смонтирована снаружи на распределительной подстанции. Однако при соответствующем проницаемом для радиоволн материале распределительной подстанции (например, в кабельном распределительном шкафу из армированного стекловолокном полиэстера), можно применять также внутреннюю антенну. Она может быть также интегрирована в устройство.

Если распределительная подстанция и без того снабжена кабельным соединением связи (например, соединением IP Ethernet), то его, естественно, можно также использовать для передачи сигнала оповещения.

Для снабжения электрическим током устройства может быть предусмотрено внешнее электроснабжение, которое осуществляется через проводящие ток провода самой распределительной подстанции, или же с помощью электрической вспомогательной энергии для оборудования в распределительной подстанции. Дополнительно к этому возможно также снабжение устройства батареей с полным отказом от внешнего электроснабжения.

В другом предпочтительном варианте выполнения устройства, согласно изобретению, предусмотрено, что устройство снабжено машиночитаемым кодом, который обеспечивает однозначную идентификацию устройства.

За счет этого может поддерживаться упрощенная процедура ввода устройства в вышестоящую систему контролирования. Машиночитаемый код может быть штриховым кодом, кодом QR (быстрого ответа) или последовательностью буквенно-цифровых знаков (например, серийным номером). При монтаже устройства в распределительной подстанции этот код можно с помощью подходящего считывающего приспособления (например, сканера, смартфона и т.д.) считывать и обрабатывать. Затем информацию идентификации устройства можно передавать в вышестоящую систему контролирования, с целью привязки устройства к конкретной распределительной подстанции. Для этого можно определять дополнительные данные местоположения, которые определяют географическое место (земные координаты) и/или топологическое место (узловую точку в электрической сети энергоснабжения), в котором установлена распределительная подстанция, с целью облегчения поиска обслуживающей бригадой местоположения вышедшего из строя блока прерываний.

Информация идентификации и, возможно информация местоположения, может передаваться в вышестоящую систему контролирования и заноситься там в память.

Указанная выше задача решена также с помощью способа контролирования блока прерываний в электрической сети энергоснабжения с помощью устройства по любому из п.п. 1-8 формулы изобретения. Согласно изобретению, в способе с помощью согласованного с устройством сенсорного блока измеряется специфическая для блока прерываний измерительная величина, с помощью обрабатывающего блока устройства оценивается измерительная величина относительно возникновения изменения проходящего через блок прерываний тока, и при наличии изменения тока с помощью согласованного с устройством блока связи выдается сигнал оповещения, который указывает на критическое состояние блока прерываний.

Таким образом, особенно предпочтительно может осуществляться дистанционное контролирование блока прерываний электрической сети энергоснабжения.

Относительно способа, согласно изобретению, справедливы все приведенные относительно устройства, согласно изобретению, выкладки, а также приведенные ниже выкладки, и наоборот соответствующим образом, в частности, устройство, согласно изобретению, предназначено для выполнения способа, согласно изобретению, в любом варианте выполнения или комбинации любых вариантов выполнения. Также относительно преимуществ способа, согласно изобретению, справедливы указанные относительно устройства преимущества, и наоборот.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения способа, согласно изобретению, может быть предусмотрено, что перед приведением в действие устройство монтируется в распределительной подстанции (например, в кабельном распределительном шкафу или подстанции местной сети).

За счет этого можно особенно эффективно осуществлять контролирование блоков прерываний непосредственно вблизи места их установки. Дополнительно к этому, при подходящем выполнении устройства, в частности, при применении датчика Холла для измерения магнитного поля в зоне блоков прерываний, достаточно одного единственного устройства для контролирования всех имеющихся в распределительной подстанции блоков прерываний, поскольку при этом можно выполнять измерение всего магнитного поля в распределительной подстанции, вместо выполнения одного или нескольких измерений для каждого ответвления.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения, в этой связи может быть предусмотрено, что при монтаже определяется машиночитаемый код, который содержит информацию идентификации, которая обеспечивает возможность однозначной идентификации устройства.

За счет этого может быть упрощен учет устройства в вышестоящей системе контролирования, например, в системе управления сетью или в службах распределенной сети с ретрансляцией/коммутацией пакетов. Выполняющий монтаж устройства в распределительной подстанции техник может посредством простого считывания машиночитаемого кода (штрихкода, кода QR и т.д.), например, с помощью камеры или смартфона, считывать код и определять из него информацию идентификации устройства. После этого ее можно передавать в вышестоящую систему контролирования для его регистрации. За счет этого отпадает необходимость в работах по конфигурированию вручную.

Дополнительно к этому в этой связи предпочтительно, когда информация идентификации снабжена информацией о местоположении, которое определяет географическое и/или топологическое положение распределительной подстанции.

Таким образом, может быть еще больше упрощена регистрация устройства в вышестоящей системе контролирования, поскольку дополнительно к идентификации устройства определяется также его место установки, географическое и/или топологическое. Определение информации о местоположении может осуществляться, например, с помощью приемника GPS (например, интегрированного в смартфоне, который применяется для считывания кода) или посредством считывания нанесенного на распределительной подстанции кода, который содержит информацию о местоположении. Возможен также ввод вручную техником информации о местоположении.

Наконец, указанная задача решена также с помощью распределительной подстанции с контролируемым блоком прерываний и устройством по любому из пп. 1-8 формулы изобретения.

Относительно распределительной подстанции, согласно изобретению, справедливы соответствующим образом все приведенные выше относительно устройства, согласно изобретению, и последующие выкладки, и наоборот. Также относительно преимуществ распределительной подстанции, согласно изобретению, делается ссылка на указанные относительно устройства, согласно изобретению, преимущества, и наоборот.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения распределительной подстанции, согласно изобретению, может быть предусмотрено, что в распределительной подстанции расположено множество блоков прерываний и одно единственное устройство для контролирования множества блоков прерываний.

При подходящем выполнении устройства, в частности, при применении датчика Холла для измерения магнитного поля в зоне блоков прерываний, возможно контролирование с помощью одного единственного устройства всех имеющихся в распределительной подстанции блоков прерываний, поскольку при этом может выполняться одно измерение относительно всего магнитного поля в распределительной подстанции, вместо необходимости выполнения одного или нескольких измерений для каждого ответвления.

Наконец, согласно другому предпочтительному варианту выполнения распределительной подстанции, согласно изобретению, может быть предусмотрено, что блок прерываний является плавким предохранителем или электромеханически инициируемым выключателем.

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основании примера выполнения. Специальное выполнение примера выполнения не следует рассматривать в качестве ограничения общего выполнения способа, согласно изобретению, и устройства, согласно изобретению; вместо этого отдельные признаки выполнения примера выполнения можно любым образом свободно комбинировать друг с другом и с указанными выше признаками.

На чертежах схематично изображено:

фиг. 1 - кабельный распределительный шкаф в электрической сети низкого напряжения;

фиг. 2 - первый пример выполнения устройства для контролирования блока прерываний;

фиг. 3 - второй пример выполнения устройства для контролирования блока прерываний; и

фиг. 4 - блок-схема способа для пояснения регистрации устройства для контролирования блока прерываний в вышестоящей системе контролирования.

Последующие пояснения относятся лишь в качестве примера к устройству для контролирования блока прерываний в распределительной подстанции в виде кабельного распределительного шкафа в сети низкого напряжения. Однако выкладки можно переносить, соответственно, на подстанцию местной сети в сети среднего напряжения.

На фиг. 1 схематично показана распределительная подстанция 10 в виде кабельного распределительного шкафа электрической сети низкого напряжения. Кабельный распределительный шкаф имеет расположенную над землей верхнюю часть 10 шкафа и входящую в грунт цокольную часть 10b. Первый трехфазный подземный кабель 11 входит снизу в кабельный распределительный шкаф. Отдельные фазы 11а, 11b, 11с подземного кабеля соединены в кабельном распределительном шкафу с помощью различных проводников 13а, 13b, 13с со сборной шиной 13. Первый подземный кабель 11 служит, например, для соединения не изображенной на фиг. 1 подстанции местной сети с кабельным распределительным шкафом.

Второй трехфазный поземный кабель 12 соединен своими отдельными фазами 12а, 12b, 12с с помощью соответствующих проводников 13а, 13b, 13с сборной шины 13 и служит для электрического соединения кабельного распределительного шкафа с другим, не изображенным на фиг. 1 кабельным распределительным шкафом.

С отдельными проводниками 13а, 13b, 13с сборной шины 13 соединены ответвления 14а-е. Эти ответвления служат для электрического соединения кабельного распределительного шкафа с конечными потребителями (например, домашними хозяйствами, ремесленными предприятиями, офисами, мелкими промышленными предприятиями). Для этого отдельные проводники 13а, 13b, 13с сборной шины 13 направляются к проводникам 15 ответвлений. Проводники 15 ответвлений проходят к расположенным вблизи кабельного распределительного шкафа конечным потребителям.

Для защиты проводников 15 ответвлений от термической перегрузки вследствие коротких замыканий или длительных больших токов, ответвления 14а-е снабжены блоками 16а, 16b, 16с прерываний (показано в качестве примера лишь для ответвления 14а), которые являются в качестве примера плавкими предохранителями NH. Эти блоки 16а, 16b, 16с прерываний длительно прерывают прохождение тока через ответвления в случае перегрузки и должны быть заменены обслуживающей бригадой для возобновления снабжения током.

Для этого обслуживающей бригаде необходимо как можно быстрей найти сработавший блок 16а, 16b, 16с прерываний. Внутри кабельного распределительного шкафа сработавший блок прерываний можно сравнительно быстро идентифицировать посредством внешнего осмотра, однако определение соответствующего кабельного распределительного шкафа связано со значительно большими затратами.

Для обеспечения возможности дистанционного контролирования блоков 16а, 16b, 16с прерываний и тем самым облегчения распознавания соответствующего кабельного распределительного шкафа, используется устройство 17 для контролирования одного (или нескольких) блоков прерываний.

Для этого в устройстве 17 осуществляется оценка специфической для блока прерываний измерительной величины, с целью обеспечения возможности на основании этой измерительной величины распознавания возможного скачкообразного изменения прохождения тока через ответвление (и тем самым через блок прерываний).

При распознавании такого скачкообразного изменения тока можно исходить из того, что блок прерываний может скоро сработать или уже сработал, с целью прерывания прохождения тока для защиты ответвления. Поэтому устройство 17 при распознавании скачкообразного изменения тока выдает сигнал оповещения в не изображенную на фиг. 1 вышестоящую систему контролирования, с целью указания оператору сети низкого напряжения состояния перегрузки.

Первый пример выполнения устройства 17 показан в качестве примера на фиг. 2.

Показанное на фиг. 2 устройство имеет обрабатывающий блок 20, который предназначен для исследования специфической для блока прерываний измерительной величины М, с целью обеспечения возможности вывода о скачкообразном изменении проходящего через блок прерываний тока. Измерительная величина М может, например, непосредственно указывать ток через блок прерываний. Однако она может быть также опосредованно зависимой от прохождения тока измерительной величиной, например, силой магнитного поля.

Для определения измерительной величины М обрабатывающий блок 20 соединен через сенсорный интерфейс 21а с сенсорным блоком 21b, который может быть, например, датчиком Холла. С помощью датчика Холла можно измерять силу магнитного поля. Скачок в прохождении тока через блок прерываний связан на основании взаимосвязи между электрическим и магнитным полем со скачкообразным изменением магнитного поля, которое можно распознавать посредством оценки с помощью обрабатывающего блока 20 получаемой с помощью датчика Холла измерительной величины М.

Для обеспечения возможности информирования оператора сети в случае распознавания скачкообразного изменения тока, обрабатывающий блок 20 соединен через интерфейс 22а связи с блоком 22b связи (например, с модулем мобильной радиосвязи). В случае распознавания скачкообразного изменения тока, обрабатывающий блок 20 выдает через интерфейс 22а связи сигнал S оповещения в блок 22b связи.

Через блок 22b связи в соединении с антенной 22а мобильной радиосвязи оповестительный сигнал может передаваться в виде радиосигнала в вышестоящую систему контролирования.

Снабжение током устройства 17 осуществляется в показанном на фиг. 2 примере через вывод 23 тока из внешнего блока электроснабжения, который питается, например, из вспомогательного контура тока кабельного распределительного шкафа 10.

На фиг. 3 показан второй пример выполнения устройства 17 для контролирования блоков прерываний. Соответствующие друг другу элементы на фиг. 2 и 3 обозначены одинаковыми позициями.

Таким образом, также показанное на фиг. 3 устройство 17 имеет обрабатывающий блок 20, который через сенсорный интерфейс 21а соединен с сенсорным блоком 21b и через интерфейс 22а связи соединен с блоком 22b связи (с антенной 22с мобильной радиосвязи). Принцип действия показанного на фиг. 3 устройства 17 соответствует принципу действия устройства, согласно фиг. 2, так что можно отказаться от повторения.

В то время как показанное на фиг. 2 устройство 17 является модульно выполненным устройством, в котором обрабатывающий блок 20, сенсорный блок 21b и блок 22b связи расположены в отдельных конструктивных группах, устройство 17, согласно фиг. 3, представляет интегральное устройство, в котором обрабатывающий блок 20, сенсорный блок 21b и блок 22b связи расположены в общем корпусе 31 (и возможно в общей конструктивной группе).

Дополнительно к этому, устройство 17, согласно фиг. 3, имеет интегрированную антенну 22с мобильной радиосвязи.

Снабжение током устройства 17, согласно фиг. 3, осуществляется, в отличие от устройства 17 на фиг. 2, через установленную в устройстве 17 батарею 30.

Кроме показанных на фиг. 2 и 3 вариантов выполнения, возможна также смешанная конструкция, в которой, например, блок 22b связи, как на фиг. 3, расположен вместе с обрабатывающим блоком 20 в общем корпусе, в то время как сенсорный блок 21b, как на фиг. 2, выполнен в виде отдельного зонда.

Как указывалось выше, устройство 17 предназначено для распознавания быстрого изменения тока, которое приводит обычно к срабатыванию соответствующего блока прерываний или вызывается за счет срабатывания блока прерываний.

В принципе для этого могут быть выбраны технические решения, которые используются, например, также в так называемых индикаторах отсутствия тока для воздушных линий в сетях среднего напряжения. При этом выполненные кольцеобразно индуктивные преобразователи тока монтируются вокруг проводника и соединяются с обрабатывающим блоком. Для использования, в частности, в кабельных распределительных шкафах низкого напряжения эта конструкция лишь ограниченно пригодна по следующим причинам:

Часто конструктивное пространство в существующих кабельных распределительных шкафах имеет очень небольшие размеры, так что конструктивное пространство не достаточно для использования отдельных приборов для измерения и связи, а также датчиков. Таким образом, такие комбинации со сравнительно большими индуктивными преобразователями тока можно использовать лишь тогда, когда заменяется прежний кабельный распределительный шкаф. В подстанциях местной сети с обычно большим имеющимся в распоряжении пространством можно в принципе использовать такие индуктивные преобразователи тока.

Дополнительно к этому, операторы сетей имеют большое количество распределительных подстанций. Даже у небольших операторов сетей имеется несколько тысяч распределительных подстанций. Таким образом, также стоимость монтажа и введения в действие контролирующего устройства является существенной для обеспечения экономичности.

Поэтому особенно предпочтительно, когда вместо обычных датчиков используются датчики Холла, с целью обнаружения изменений магнитного поля. При этом нет необходимости в контролировании изменения магнитного поля отдельного ответвления, а контролируется изменения магнитных полей всех имеющихся ответвлений внутри распределительной подстанции, которые вносят свой вклад в изменение всего магнитного поля в распределительной подстанции.

При этом датчики Холла либо размещены в зонде (см. фиг. 2), либо непосредственно интегрированы в устройство (см. фиг. 3).

А именно, в данном случае применения полностью достаточно знать, в какой распределительной подстанции сработал блок прерываний. Нет необходимости в индивидуальном определении отдельного ответвления.

Для этого устройство 17 имеет обрабатывающий блок 20, который служит для анализа и распознавания на основе измеренной с помощью сенсорного блока 21b измерительной величины М в виде силы магнитного поля изменений магнитного поля, определения, вызваны ли эти изменения изменениями тока, которые привели к срабатыванию блока прерываний, или же они вызваны этим срабатыванием.

Для этого обрабатывающий блок 20 измеряет в очень коротких временных циклах с помощью сенсорного блока 21b магнитное поле внутри распределительной подстанции 10 и проверяет, согласуются ли изменения во времени выходного напряжения датчиков Холла с изменениями, которые указывают на срабатывание блока прерываний.

Для обнаружения можно использовать, например, электронные фильтры, которые оценивают частотный спектр выходного сигнала, или искусственные нейронные сети, которые осуществляют поиск шаблонов в считываемых значениях напряжения датчиков Холла.

Устройство 17 взаимодействует со модулем 22b связи, который в случае распознавания срабатывания блока прерываний передает оповестительный сигнал в вышестоящую систему контролирования, например, в систему управления сетью или в платформу распределенной сети с ретрансляцией/коммутацией пакетов.

Устройство может быть предпочтительно выполнено в виде готового к использованию прибора. Это поясняется более подробно на основании фиг. 4. Для этого на устройство 17 наносится (например, печатается) машиночитаемый код, например, код QR, который считывается техником при приведении устройства в действие, например, с помощью смартфона, в качестве однозначно характеризующей устройство информации идентификации (например, его серийный номер) (стадия 40).

Посредством определения местоположения смартфона (например, с помощью определения координат GPS) определяется фактическое географическое положение устройства 17, соответственно, распределительной подстанции. В качестве альтернативного решения или дополнительно, можно определять также топологическое положение устройства 17.

Информация местоположения вместе с информацией идентификации передается в вышестоящую систему контролирования (стадия 42).

В вышестоящей системе контролирования информация идентификации и информация местоположения вносится в память, и устройство с ее информацией идентификации и информацией местоположения регистрируется в системе и активируется (стадия 44).

Когда в сигнал оповещения устройства 17 при передаче в вышестоящую систему контролирования добавляется информация идентификации, то после регистрации и активирования можно осуществлять однозначную привязку сигналов оповещения устройства 17 к соответствующей распределительной подстанции. Дополнительно к этому может указываться географическое и/или топологическое положение устройства, соответственно, распределительной подстанции. Таким образом, возможно отображение на карте. При этом не требуется моделирование данных сети среднего, соответственно, низкого напряжения.

За счет применения устройства 17 могут достигаться следующие преимущества:

Устройство 17 обеспечивает возможность непосредственного распознавания и локализации сработавшего блока прерываний. Больше нет необходимости в ожидании звонков от потребителей сети (вследствие распознавания) и объезда распределительных подстанций (вследствие локализации). Таким образом, могут быть уменьшены штрафы и расходы на обслуживание.

Устройство 17 может быть выполнено очень небольшим и тем самым очень просто встраиваемым в уже существующие распределительные подстанции, в частности, в кабельные распределительные шкафы с ограниченным конструктивным пространством. Оператор сети не должен перестраивать распределительную подстанцию. Не возникают большие затраты на переоборудование, соответственно, демонтаж старой распределительной подстанции и монтаж новой распределительной подстанции.

Устройство можно безопасно монтировать при продолжающейся работе распределительной подстанции. Снабжение подключенных к распределительной подстанции потребителей не должно прерываться.

Устройство нуждается лишь в двух наружных соединительных выводах, а именно, в одном выводе для снабжения током и одним выводом для внешней антенны блока мобильной радиосвязи. Это уменьшает конструктивные расходы и тем самым стоимость прибора. В распределительных подстанциях, которые изготовлены из проницаемого для радиоволн материала, например, в кабельных распределительных шкафах из армированного стекловолокном полиэстера, возможно интегрирование радиоантенны в прибор, так что можно отказаться от наружной антенны. Таким образом, наряду с более простой конструкцией, может быть уменьшена опасность вандализма.

Устройство может быть выполнено так, что обрабатывающий блок имеет очень небольшой расход энергии. Это позволяет отказаться от внешнего электроснабжения и снабжать устройство с помощью батареи. За счет этого дополнительно уменьшается время монтажа устройства.

В варианте выполнения без наружных датчиков обеспечивается дальнейшее снижение стоимости (при отсутствии наружных датчиков нет необходимости в кабелях и соединительных выводах).

Устройство работает с обычными предохранительными вставками и предохранительными планками, которые устанавливаются в кабельных распределительных шкафах или подстанциях местной сети. Нет необходимости в перестройке распределительной подстанции.

Устройство можно просто и дешево изготавливать за счет использования стандартных электронных конструктивных элементов.

Устройство может быть выполнено так, что оно свои данные передает либо рез ручной конфигурации в службу распределенной сети с ретрансляцией/коммутацией пакетов, либо с помощью стандартного протокола в центральную систему управления сетью.

Хотя выше было приведено детальная иллюстрация и описание изобретения с помощью предпочтительных вариантов выполнения, изобретение не ограничивается раскрытыми примерами, и специалисты в данной области техники могут выводить из них другие варианты выполнения, без выхода за объем защиты последующей формулы изобретения.

Группа изобретений относится к области электрических сетей энергоснабжения. Для уменьшения расходов оператора сети на распознавание и локализацию сработавших блоков прерываний (16а, 16b, 16с) предлагается устройство (17), которое имеет сенсорный интерфейс (21а) для подключения сенсорного блока (21b) для измерения специфической для блока прерываний (16а, 16b, 16с) измерительной величины (М), соединенный с сенсорным интерфейсом (21а) обрабатывающий блок (20), который предназначен для распознавания изменения проходящего через блок прерываний (16а, 16b, 16с) тока на основании измерительной величины (М), и соединенный с обрабатывающим блоком (20) связной интерфейс (22а), через который в случае распознавания изменения тока предусмотрена передача оповестительного сигнала (S), который указывает критическое состояние блока прерываний, в блок (22b) связи. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство (17) для контролирования блока (16а, 16b, 16с) прерываний в электрической сети энергоснабжения, отличающееся тем, что

- устройство (17) имеет сенсорный интерфейс (21а) для подключения сенсорного блока (21b) для измерения специфической для блока (16а, 16b, 16с) прерываний измерительной величины (М), задающей прохождение тока через блок прерываний,

- устройство (17) имеет соединенный с сенсорным интерфейсом (21а) обрабатывающий блок (20), который предназначен для распознавания скачкообразного изменения тока, проходящего через блок (16а, 16b, 16с) прерываний, на основании измерительной величины (М), и

- устройство (17) имеет соединенный с обрабатывающим блоком (20) интерфейс (22а) связи, через который в случае упомянутого распознанного изменения тока предусмотрена передача в блок (22b) связи оповестительного сигнала (S), который указывает критическое состояние блока прерываний.

2. Устройство (17) по п. 1, отличающееся тем, что

- с сенсорным интерфейсом (22а) соединен сенсорный блок (22b) для измерения измерительной величины (М) и

- обрабатывающий блок (20) и сенсорный блок (22b) расположены в общем корпусе (31).

3. Устройство (17) по любому из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что сенсорный блок (21b) содержит датчик Холла.

4. Устройство (17) по любому из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что сенсорный блок (21b) содержит датчик тока.

5. Устройство (17) по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что

- с интерфейсом (22а) связи соединен блок (22b) связи и

- обрабатывающий блок (20) и блок (22b) связи расположены в общем корпусе (31).

6. Устройство (17) по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что блок (22b) связи является радиомодулем.

7. Устройство (17) по п. 6, отличающееся тем, что устройство (17) имеет вывод для соединения с радиоантенной (22с).

8. Устройство (17) по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что устройство (17) снабжено машиночитаемым кодом, который обеспечивает однозначную идентификацию устройства (17).

9. Способ контролирования блока прерываний (16а, 16b, 16с) в электрической сети энергоснабжения, содержащей устройство (17) по любому из пп. 1-8, в котором

- с помощью согласованного с устройством (17) сенсорного блока (21b) измеряют специфическую для блока (16а, 16b, 16с) прерываний измерительную величину (М), задающую прохождение тока через блок прерываний,

- с помощью обрабатывающего блока (20) устройства (17) оценивают измерительную величину (М) относительно возникновения скачкообразного изменения тока, проходящего через блок (16а, 16b, 16с) прерываний, и

- при наличии упомянутого изменения тока с помощью согласованного с устройством (17) блока (22b) связи выдают сигнал (S) оповещения, который указывает на критическое состояние блока (16а, 16b, 16с) прерываний.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что перед приведением в действие устройства (17) его монтируют в распределительной подстанции (10).

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что при монтаже определяют машиночитаемый код, который содержит информацию идентификации, которая обеспечивает возможность однозначной идентификации устройства (17).

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что информация идентификации снабжена информацией о местоположении, которое определяет географическое и/или топологическое положение распределительной подстанции (10).

13. Распределительная подстанция (10), содержащая блок (16а, 16b, 16с) прерываний и устройство (17) по любому из пп. 1-8.

14. Распределительная подстанция по п. 13, отличающаяся тем, что в распределительной подстанции (10) расположено множество блоков (16а, 16b, 16с) прерываний и одно единственное устройство (17) для контролирования множества блоков (16а, 16b, 16с) прерываний.

15. Распределительная подстанция по любому из пп. 13 или 14, отличающаяся тем, что блок (16а, 16b, 16с) прерываний является плавким предохранителем или электромеханически инициируемым выключателем.