Пункт секционирования и резервирования Российский патент 2021 года по МПК H02B1/24 

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к устройствам секционирования и резервирования линий электропередачи и предназначено для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, учета качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения, секционирования и резервирования распределительных электрических сетей, линий электропередачи, в том числе содержащих источники электроэнергии, несинхронизированные друг с другом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пункт секционирования до 1 кВ, совмещенный с пунктом учета электроэнергии и контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения, включающий в себя коммутационный элемент и блок управления и защиты (патент РФ № 2736542, МПК Н02В 7/06, опубл.18.11.2020, Бюл. № 32).

Недостатком известного пункта секционирования является его ограниченные функциональные возможности и область применения, так как он не может применяться для секционирования и резервирования линий электропередачи, к которым подключены источники электроэнергии, несинхронизированные с централизованной электрической сетью, или друг с другом, не предназначен для осуществления функций резервирования, а также то, что его оборудование не защищено от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение функциональных возможностей и расширение области его применения для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, учета качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных электрических сетях, для секционирования и резервирования линий электропередачи, в том числе тех, к которым подключены источники электроэнергии, в том числе несинхронизированные друг с другом, а также защиты его оборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность осуществлять функции коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, учета качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных электрических сетях, секционирования и резервирования линий электропередачи, в том числе тех, к которым подключены источники электроэнергии, в том числе несинхронизированные друг с другом, а также в защите его оборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Это достигается за счёт того, что пункт секционирования и резервирования содержит первый выводной коммутационный элемент ручного управления, коммутационный элемент дистанционного управления, второй выводной коммутационный элемент ручного управления, блок управления коммутационным элементом дистанционного управления, блок управления пункта секционирования и резервирования, блок приема и передачи данных, блок бесперебойного питания, блок выпрямления и инвертирования, два ограничителя перенапряжения. Применение изобретения 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, включающий в себя коммутационный элемент и блок управления и защиты, согласно изобретению, содержит первый вводной коммутационный элемент ручного управления, установленный в силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации на первом выводе пункта секционирования и резервирования, коммутационный элемент дистанционного управления, установленный в силовую цепь после вводного коммутационного элемента ручного управления и предназначенный для её коммутации с использованием дистанционных средств управления, блок выпрямления и инвертирования, установленный в силовую цепь после коммутационного элемента дистанционного управления и предназначенный для разделения силовых цепей через вставку постоянного тока, второй выводной коммутационный элемент ручного управления, подключенный к силовой цепи после блока выпрямления и инвертирования, предназначенный для её ручной коммутации на втором выводе пункта секционирования и резервирования, блок управления коммутационным элементом дистанционного управления, соединённый с коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, также соединенный с блоком управления пункта секционирования и резервирования, блок приёма и передачи данных, соединённый с блоком управления пункта секционирования и резервирования и блоком бесперебойного питания, осуществляющий передачу информации о работе пункта секционирования и резервирования диспетчеру компании, обслуживающей электрическую сеть, в которой установлен пункт секционирования и резервирования, блок управления пункта секционирования и резервирования, соединённый с вводным коммутационным элементом ручного управления, выводным коммутационным элементом ручного управления, коммутационным элементом дистанционного управления, контролирующий их положение, соединённый с блоком управления коммутационным элементом дистанционного управления и осуществляющий передачу на него команд включения и отключения коммутационного элемента дистанционного управления с учётом заданных алгоритмов работы и поступающих команд местного и дистанционного управления, соединённый с силовой цепью пункта секционирования между коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационными элементами ручного управления, между коммутационным элементом дистанционного управления и блоком выпрямления и инвертирования, между блоком выпрямления и инвертирования и вторым выводным коммутационными элементами ручного управления, соединённый с силовыми сетями до и после пункта секционирования и резервирования, и контролирующий ток и напряжение в силовой цепи и силовых сетях, осуществляющий учёт потребления электроэнергии в данной цепи и контроль качества электроэнергии в ней, соединённый с блоком передачи данных и осуществляющий передачу в него данных о работе пункта пункта секционирования и резервирования и получающий с него команды управления коммутационным элементом дистанционного управления, соединённый с блоком бесперебойного питания для получения питания при отключении напряжения во всех силовых цепях, блок бесперебойного питания, соединённый с силовыми сетями до и после пункта секционирования и резервирования, соединённый с блоком управления пункта секционирования и блоком приёма и передачи данных для обеспечения их питания, два ограничителя перенапряжения, соединённые с силовыми сетями до и после пункта секционирования и резервирования и осуществляющих защиту от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема пункта секционирования и резервирования.

Пункт секционирования и резервирования содержит первый выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 1), коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 2), второй выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 3), блок управления коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 4), блок управления пункта секционирования и резервирования (БУУПСИР 5), блок приема и передачи данных (БПД 6), блок бесперебойного питания (ББП 7), блок выпрямления и инвертирования (БВИН 8), первый ограничитель перенапряжения (ОПН 9), второй ограничитель перенапряжения (ОПН 10).

ВыКЭРУ 1 установлен в силовой цепи. КЭДУ 2 установлен в силовую цепь после ВыКЭРУ 1. БВИН8 установлен в силовую цепь после КЭДУ 2, ВыКЭРУ 3 установлен в силовой цепи после ВКЭДУ 2. БУКЭДУ 4 соединён с КЭДУ 2 и с БУУПСИР 5. БУУПСИР 5 соединен с ВыКЭРУ 1, КЭДУ 2, ВыКЭРУ 3, БУКЭДУ 4, БВИН 8, соединён с силовыми цепями пункта секционирования, соединён с БПД 6, соединён с ББП 7. ББП 7 соединён с БУУПСИР 5 и с БПД 6, а также с силовыми сетями до и после пункта секционирования и резервирования. ОПН 9 соединён с силовой сетью до пункта секционирования. ОПН 10 соединён с силовой сетью после пункта секционирования.

Устройство работает следующим образом.

Подача напряжения на силовую цепь пункта секционирования и резервирования осуществляется с помощью первого, или второго выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 1, или ВыКЭРУ 3), установленных в силовой цепи в зависимости от расположения основного источника электроснабжения по отношению к у пункту секционирования и резервирования. При этом питание подаётся на блок управления пунктом секционирования (БУУПСИР 5), который в зависимости от заложенного алгоритма работы, команд местного, или дистанционного управления осуществляет отключение и включение КЭДУ 2, подавая на блок управления вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 4). При включении, КЭДУ 2 подаёт питание на силовую цепь за ним. При местном управлении пунктом секционирования команда на его отключение, или включение КЭДУ 2 подаётся с помощью БУУПСИР 5. При этом команда отключения, или включения пункта секционирования и резервирования подаётся от БУУПСИР 5 на БУКЭДУ 4, который, в свою очередь, отключает КЭДУ 2 за счёт прекращения подачи питания на катушку КЭДУ. При этом в цепи за КЭДУ 2 исчезает напряжение. Также отключение и включение пункта секционирования и резервирования можно осуществить с помощью команд, поданных на БУКЭДУ 4 от блока приёма и передачи данных (БПД 6), обработанных с помощью БУУПСИР 5. С помощью данного блока можно осуществить и дистанционное включение пункта секционирования и резервирования. БПД 6 получает команды на включение или отключение пункта секционирования и резервирования 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. БПД 6 получает команды на включение или отключение пункта секционирования и резервирования с помощью сигнала, получаемого через канал связи, например JPS, JPRS, Глонасс, радио или другой канал. При возникновении в силовой цепи за пунктом секционирования, или внутри него после ВКЭДУ 2, тока перегрузки или тока короткого замыкания, то БУУПСИР 5 подаст сигнал на БУКЭДУ 4 на отключение КЭДУ 2. В этом случае, если в логике работы БУКЭДУ 4 заложен алгоритм осуществления автоматического повторного включения (АПВ) КЭДУ 2, то после выдержки времени будет осуществлено АПВ КЭДУ 2 и если оно будет неуспешным, то есть в силовой сети за пунктом секционирования и резервирования, или внутри него после КЭДУ 2, повторно появится ток перегрузки или ток короткого замыкания, то БУУПСИР 5 повторно подаст сигнал на БУКЭДУ 4 на отключение КЭДУ 2, при этом будет заблокирована возможность дистанционного включения пункта секционирования и резервирования до устранения повреждений в силовой цепи за КЭДУ 2. Также при этом будет отправлено сообщение о повреждении за КЭДУ 2. Если АПВ будет успешным, то пункт секционирования и резервирования продолжит работу в нормальном режиме.

В алгоритмы работы пункта секционирования и резервирования (в БУПСИР 5) также закладываются функции двустороннего автоматического включения резерва (АВР), алгоритмы запрета АВР в прописанных случаях, алгоритмы защиты от аварийных режимов.

Положение коммутационных элементов пункта секционирования контролируется с помощью блока управления пунктом секционирования (БУУПСИР 5), который при изменении положения коммутационных элементов КЭДУ 2, ВыКЭРУ 1, ВыКЭРУ 3 передаёт соответствующие данные в блок приема и передачи данных (БПД 6). Блок управления пунктом секционирования и резервирования (БУУПСИР 5) также осуществляет учёт электроэнергии, переданной через пункт секционирования и резервирования, а также контролирует показатели качества электрической энергии в точке установки пункта секционирования. Данные о потреблении электроэнергии и о качестве электрической энергии передаются в блок передачи данных и через него диспетчеру энергокомпании или компании, на чьём балансе находится оборудование пункта секционирования и резервирования. Блок управления пункта секционирования и резервирования (БУУПСИР 5) контролирует напряжение до и после пункта секционирования и ток в данных точках. При исчезновении напряжения до или после пункта секционирования начинается отсчёт времени отсутствия напряжения в соответствующей точке, а также передаётся информация в БПД 6 об отключении напряжения в ней. Контроль тока с помощью БУУПСИР 5 позволяет определять наличие повреждений в пункте секционирования или за ним и передавать эту информацию в БПД 6. Блок бесперебойного питания ББП 7 осуществляет питание БУУПСИР 5 и БПД 6 как от силовых сетей, так и от содержащегося в нём независимого источника питания, например, аккумулятора, конденсатора или другого источника. БВИН 8 представляет собой два включенных встречно активных выпрямителя с блоком управления ими. При этом каждый активный выпрямитель работает или в режиме выпрямителя, или в режиме инвертора в зависимости от направления потока мощности, протекающей через пункт секционирования и резервирования. Наличие в БВИН 8 двух включенных встречно активных выпрямителей позволяет осуществить развязку силовых сетей до и после пункта секционирования и резервирования, так как образуется вставка постоянного тока между этими силовыми сетями. За счёт этого обеспечивается возможность работы пункта секционирования и резервирования в линиях электропередачи, к которым с разных сторон от пункта секционирования и резервирования подключены источники электроэнергии, в том числе несинхронизированные друг с другом, например, возобновляемый источник электроэнергии и централизованная сеть, или возобновляемые источники электроэнергии разных видов, или одного вида, но несинхронизированные друг с другом.

ОПН 9 и ОПН 10 обеспечивают защиту оборудования пункта секционирования и резервирования от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить коммутацию, защиту электрической сети, учет электроэнергии, учет качества электроэнергии, контроль количества и времени отключения напряжения в распределительных электрических сетях, секционирование и резервирование линий электропередачи, в том числе тех, к которым подключены источники электроэнергии, в том числе несинхронизированные друг с другом, а также защиту его оборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и эффективности систем электроснабжения потребителей. Пункт секционирования и резервирования содержит первый выводной коммутационный элемент ручного управления, коммутационный элемент дистанционного управления, второй выводной коммутационный элемент ручного управления, блок управления коммутационным элементом дистанционного управления, блок управления универсального пункта секционирования и резервирования, блок приема и передачи данных, блок бесперебойного питания, блок выпрямления и инвертирования, два ограничителя перенапряжения. Устройство позволяет осуществить коммутацию, защиту электрической сети, учет электроэнергии, учет качества электроэнергии, контроль количества и времени отключения напряжения в распределительных электрических сетях, секционирование и резервирование линий электропередачи, в том числе тех, к которым подключены источники электроэнергии, в том числе несинхронизированные друг с другом, а также защиту его оборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений. 1 ил.

Пункт секционирования и резервирования, включающий в себя коммутационный элемент и блок управления и защиты, отличающийся тем, что содержит первый вводной коммутационный элемент ручного управления, установленный в силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации на первом выводе пункта секционирования и резервирования, коммутационный элемент дистанционного управления, установленный в силовую цепь после вводного коммутационного элемента ручного управления и предназначенный для её коммутации с использованием дистанционных средств управления, блок выпрямления и инвертирования, установленный в силовую цепь после коммутационного элемента дистанционного управления и предназначенный для разделения силовых цепей через вставку постоянного тока, второй выводной коммутационный элемент ручного управления, подключенный к силовой цепи после блока выпрямления и инвертирования, предназначенный для её ручной коммутации на втором выводе пункта секционирования и резервирования, блок управления коммутационным элементом дистанционного управления, соединённый с коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, также соединенный с блоком управления пункта секционирования и резервирования, блок приёма и передачи данных, соединённый с блоком управления пункта секционирования и резервирования и блоком бесперебойного питания, осуществляющий передачу информации о работе пункта секционирования и резервирования диспетчеру компании, обслуживающей электрическую сеть, в которой установлен пункт секционирования и резервирования, блок управления пункта секционирования и резервирования, соединённый с вводным коммутационным элементом ручного управления, выводным коммутационным элементом ручного управления, коммутационным элементом дистанционного управления, контролирующий их положение, соединённый с блоком управления коммутационным элементом дистанционного управления и осуществляющий передачу на него команд включения и отключения коммутационного элемента дистанционного управления с учётом заданных алгоритмов работы и поступающих команд местного и дистанционного управления, соединённый с силовой цепью пункта секционирования между коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, между коммутационным элементом дистанционного управления и блоком выпрямления и инвертирования, между блоком выпрямления и инвертирования и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с силовыми сетями до и после пункта секционирования и резервирования, и контролирующий ток и напряжение в силовой цепи и силовых сетях, осуществляющий учёт потребления электроэнергии в данной цепи и контроль качества электроэнергии в ней, соединённый с блоком передачи данных и осуществляющий передачу в него данных о работе пункта секционирования и резервирования и получающий с него команды управления коммутационным элементом дистанционного управления, соединённый с блоком бесперебойного питания для получения питания при отключении напряжения во всех силовых цепях, блок бесперебойного питания, соединённый с силовыми сетями до и после пункта секционирования и резервирования, соединённый с блоком управления пункта секционирования и блоком приёма и передачи данных для обеспечения их питания, два ограничителя перенапряжения, соединённые с силовыми сетями до и после пункта секционирования и резервирования и осуществляющие защиту от атмосферных и коммутационных перенапряжений.