Мультиконтактная коммутационная система с тремя силовыми контактными группами, соединенными в общую точку Российский патент 2021 года по МПК H02J9/06 H02J13/00 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам секционирования и резервирования линий электропередачи и предназначено для коммутации, защиты электрической сети от аварийных режимов работы и коммутационных и атмосферных перенапряжений, 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 мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление тремя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения, предназначенная для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных электрических сетях трехфазного тока, включающая в себя выводные коммутационные элементы ручного управления, коммутационные элементы дистанционного управления, блоки управления коммутационными элементами дистанционного управления, блок дистанционного управления силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы, блок местного управления силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы, блок контроля тока, блок учета электроэнергии с функцией контроля качества электроэнергии, блок контроля положения коммутационных элементов, блок передачи данных, блок контроля напряжения (патент РФ №2732182, МПК H02B 13/00, опубл. 14.09.2020, Бюл. №26).

Недостатком известной мультиконтактной коммутационной системы для линий электропередачи 0,4 кВ является невозможность защиты элементов мультиконтактной коммутационной системы, установленных и подключенных к первой, второй и третьей силовым цепям, от коммутационных и атмосферных перенапряжений, а также отсутствие блока бесперебойного питания, позволяющего обеспечить питание мультиконтаткной коммутационной системы в случае отключения линии электропередачи 0,4 кВ и сложность схемы, содержащей отдельные блоки учета электроэнергии, контроля тока и напряжения, контроля показателей качества электроэнергии и других.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение функциональных возможностей и расширение области его применения для коммутации, защиты электрической сети и элементов мультиконтактной коммутационной системы от аварийных режимов работы и коммутационных и атмосферных перенапряжений, 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), с обеспечением бесперебойного питания узлов мулоьтиконтактной коммутационной системы путем включения в ее схему блока бесперебойного питания, а также упрощения схемы устройства.

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность осуществлять функции коммутации, защиты электрической сети и элементов мультиконтактной коммутационной системы от аварийных режимов работы и коммутационных и атмосферных перенапряжений, 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 мультиконтактной коммутационной системы), для осуществления секционирования и резервирования трех силовых сетей (участков линий электропередачи), обеспечения бесперебойного питания узлов мультиконтактной коммутационной системы от блока бесперебойного питания при отключении линий электропередачи 0,4 кВ за счет независимого управления контактными группами мультиконтактной коммутационной системы и контроля режимов ее работы и режимов сети, в которой она установлена, установки ограничителей перенапряжения и блока бесперебойного питания. Применение изобретения позволяет повысить надежность мультиконтактной коммутационной системы, 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 с тремя силовыми контактными группами, соединенными в общую точку, включающая в себя коммутационный элемент и блок управления и защиты, согласно изобретению, содержит три выводных коммутационных элемента ручного управления, установленных в силовых цепях и предназначенных для их ручной коммутации на выводах мультиконтактной коммутационной системы, три коммутационных элемента дистанционного управления, представляющих собой силовые контактные группы с независимым управлением, установленных в силовые цепи между выводными коммутационными элементами ручного управления и общей точкой мультиконтактной коммутационной системы и предназначенных для коммутации силовых цепей с использованием дистанционных средств управления, три блока управления коммутационными элементами дистанционного управления, соединенных с соответствующими коммутационными элементами дистанционного управления и передающих на них команды включения и отключения, блок приема и передачи данных, соединенный с блоком управления мультиконтактной коммутационной системой и блоком бесперебойного питания, блок управления мультиконтактной коммутационной системой, соединенный с каждым из коммутационных элементов ручного и дистанционного управления и контролирующий их положение, соединенный с каждым из блоков управления коммутационными элементами дистанционного управления и осуществляющий передачу команд включения и отключения соответствующего коммутационного элемента дистанционного управления, соединенный с силовыми цепями мультиконтактной системы между всеми коммутационными элементами дистанционного и ручного управления и контролирующий ток и напряжение в данных силовых цепях, осуществляющий учет потребления электроэнергии в данных цепях и контроль качества электроэнергии в них, осуществляющий архивирование данных, соединенный с блоком передачи данных и осуществляющий передачу в него данных о работе мультиконтактной коммутационной системе и получающий с него команды дистанционного управления коммутационными элементами дистанционного управления, соединенный с блоком бесперебойного питания для получения питания при отключении напряжения во всех силовых цепях, блок бесперебойного питания, соединенный с блоком управления мультиконтактной коммутационной системой и блоком приема и передачи данных для обеспечения их питания, три ограничителя перенапряжения, соединенных с силовыми сетями на выводах мультиконтактной коммутационной системы и осуществляющих их защиту от перенапряжений.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема мультиконтактной коммутационной системы с тремя силовыми контактными группами, соединенными в общую точку.

Мультиконтактная коммутационная система с тремя силовыми контактными группами, соединенными в общую точку содержит первый выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 1), 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 (ВыКЭРУ 5), третий выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 6), блок управления первым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 7), блок управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 8), блок управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления (БЭКЭДУ 9), блок управления мультиконтактной коммутационной системой (БУМКС 10), блок приема и передачи данных (БПД 11), блок бесперебойного питания (ББП 12), первый ограничитель перенапряжения (ОПН 13), второй ограничитель перенапряжения (ОПН 14), третий ограничитель перенапряжения (ОПН 15).

ВыКЭРУ 1 установлен в первой силовой цепи. КЭДУ 2 установлен в первую силовую цепь между ВКЭРУ 1 и общей точкой мультиконтактной коммутационной системы. ВыКЭРУ 5 установлен во второй силовой цепи, КЭДУ 3 установлен во вторую силовую цепь между ВыКЭРУ 5 и общей точкой мультиконтактной коммутационной системы. ВыКЭРУ 6 установлен в третьей силовой цепи. КЭДУ 4 установлен в силовую цепь между ВыКЭРУ 6 и общей точкой мультиконтактной коммутационной системы. БУКЭДУ 7 соединен с КЭДУ 2. БУКЭДУ 8 соединен с КЭДУ 3. БУКЭДУ 9 соединен с КЭДУ 4. БПД 11 соединен с БУМКС 10 и с ББП 12. БУМКС 10 соединен с КЭДУ 2, с КЭДУ 3, с КЭДУ 4 с ВыКЭРУ 1, с ВыКЭРУ 5, с ВыКЭРУ 6, соединен с БУКЭДУ 7, с БУКЭДУ 8, с БУКЭДУ 0, соединен с силовыми цепями мультиконтактной системы между всеми коммутационными элементами дистанционного и ручного управления, соединен с БПД 11, соединен с ББП 12. ББП 11 соединен с БУМКС 10 и с БПД 12. ОПН 13 соединен с первой силовой цепью до ВыКЭРУ 1 на первом выводе мультиконтактной коммутационной системы. ОПН 14 соединен со второй силовой цепью до ВыКЭРУ 5 на втором выводе мультиконтактной коммутационной системы. ОПН 15 соединен с третьей силовой цепью до ВыКЭРУ 6 на третьем выводе мультиконтактной коммутационной системы.

Устройство работает следующим образом.

Подача напряжения на силовую цепь мультиконтактной коммутационной системы осуществляется с помощью выводных коммутационных элементов ручного управления (ВыКЭРУ 1, ВыКЭРУ 5, ВыКЭРУ 6), установленных в силовой цепи в зависимости от того, со стороны которой силовой сети расположен источник питания. При этом питание подается на блок управления мультиконтактной коммутационной системой (БУМКС 10), в результате чего им автоматически подается команда на блоки управления первым, вторым и третьим коммутационными элементами дистанционного управления (БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9) 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 (ВыКЭРУ1) напряжение будет подано на первую силовую сеть за мультиконтактной коммутационной системой (если источник питания расположен не в первой силовой сети). При включении второго выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 5) напряжение будет подано на вторую силовую сеть за мультиконтактной коммутационной системой (если источник питания расположен не во второй силовой сети). При включении третьего выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 6) напряжение будет подано на третью силовую сеть за мультиконтактной коммутационной системой (если источник питания расположен не в третьей силовой сети). При местном управлении мультиконтактной коммутационной системой команда на включение/отключение первой, второй и третьей силовых цепей подается с помощью БУМКС 10. При этом команды отключения соответствующих силовых цепей подаются от БУМКС10 на БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9, которые, в свою очередь, отключают КЭДУ 2, КЭДУ 3 и КЭДУ 4 за счет прекращения подачи питания на их электромагниты. Также отключение/включение КЭДУ2, КЭДУ 3 и КЭДУ 4 мультиконтактной коммутационной системы можно осуществить с помощью команд, обработанных с помощью БУМКС 10, поданных на БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8 и БУКЭДУ 9 от блока приема и передачи данных (БПД 11). БПД 11 получает команды на включение или отключение соответствующих КЭДУ 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 до КЭДУ 2, КЭДУ 3 или КЭДУ 4 тока перегрузки или тока короткого замыкания блок управления мультиконтактной коммутационной системой (БУМКС 10) подаст сигнал на определенный БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9 соответственно на отключение КЭДУ 2, КЭДУ 3 или КЭДУ 4. В этом случае, если в логике работы БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8 и БУКЭДУ 9 заложен алгоритм осуществления автоматического повторного включения (АПВ) КЭДУ 2 (КЭДУ 3, КЭДУ 4), то после выдержки времени будет осуществлено соответствующее АПВ КЭДУ 2, АПВ КЭДУ 3 или АПВ КЭДУ 4 и, если оно будет неуспешным, то есть в первой, во второй или соответственно в третьей силовой сети за мультиконтактной коммутационной системой до КЭДУ 2, КЭДУ 3 или КЭДУ 4, повторно появится ток перегрузки или ток короткого замыкания, то БУМКС 10 повторно подаст сигнал на БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8 или БУКЭДУ 9 на отключение КЭДУ 2, КЭДУ 3 или КЭДУ 4. При этом будет заблокирована возможность дистанционного включения мультиконтактной коммутационной системы до устранения повреждений в силовой цепи за КЭДУ 2, КЭДУ 3 или КЭДУ 4. Также при этом будет отправлено сообщение о повреждении за КЭДУ 2, КЭДУ 3 или КЭДУ4. Если АПВ будет успешным, то мультиконтактная коммутационная система продолжит работу в нормальном режиме. Положение коммутационных элементов мультиконтактной коммутационной системы контролируется с помощью блока управления мультиконтактной коммутационной системой (БУМКС 10), который при изменении положения коммутационных элементов КЭДУ 2, КЭДУ 3, КЭДУ 4, ВыКЭРУ 1, ВыКЭРУ4, ВЫКЭРУ 5 передает соответствующие данные в блок передачи данных (БПД 11). Блок управления мультиконтактной коммутационной системой (БУМКС 10) осуществляет учет электроэнергии, переданный через первую, вторую и третью силовые цепи мультиконтактной коммутационной системы, 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 мультиконтактной коммутационной системы. БУМКС 10 контролирует напряжение в силовых цепях мультиконтактной коммутационной системы между ВыКЭРУ 1 и КЭДУ 2, между КЭДУ 3 и ВыКЭРУ5, между КЭДУ 4 и ВыКЭРУ 6 и передает информацию о наличии или отсутствии напряжения на БПД 11 и на БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9. Блок бесперебойного питания ББП 12 осуществляет питание БУМКС 10 и БПД 11 как от силовых сетей, так и от содержащегося в нем независимого источника питания, например, аккумулятора, конденсатора или другого источника. При возникновении в первой силовой цепи коммутационных или атмосферных перенапряжений первый ограничитель перенапряжения ОПН 13 обеспечивает снижение перенапряжения до уровня, безопасного для защищаемой линии электропередачи 0,4 кВ и оборудования мультиконтактной коммутационной системы. При возникновении во второй силовой цепи коммутационных или атмосферных перенапряжений второй ограничитель перенапряжения ОПН 14 обеспечивает снижение перенапряжения до уровня, безопасного для защищаемой линии электропередачи 0,4 кВ и оборудования мультиконтактной коммутационной системы. При возникновении в третьей силовой цепи коммутационных или атмосферных перенапряжений третий ограничитель перенапряжения ОПН 15 обеспечивает снижение перенапряжения до уровня, безопасного для защищаемой линии электропередачи 0,4 кВ и оборудования мультиконтактной коммутационной системы.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить коммутацию и защиту линий электропередачи и оборудования мультиконтактной коммутационной системы от аварийных режимов работы и коммутационных и атмосферных перенапряжений, 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 путем включения соответствующих КЭДУ. Также устройство позволяет секционировать электрическую сеть посредством ее деления на участки путем отключения соответствующих силовых контактных групп при повреждениях в силовых сетях, подключенных к мультиконтактной коммутационной системе. 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. При этом надежность и функциональность устройства выше, чем у прототипа за счет обеспечения бесперебойного питания узлов мультиконтактной коммутационной системы путем включения в ее схему блока бесперебойного питания, а также упрощения схемы устройства за счет выполнения большинства функций одним блоком управления мультиконтактной коммутационной системой.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам секционирования и резервирования линий электропередачи и предназначено для коммутации, защиты электрической сети и оборудования мультиконтактной коммутационной системы от аварийных режимов работы и коммутационных и атмосферных перенапряжений, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных электрических сетях трехфазного тока. Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности мультиконтактной коммутационной системы, уменьшении недоотпуска электроэнергии потребителям и повышении надежности и эффективности систем электроснабжения потребителей. Технический результат достигается наличием в мультиконтактной коммутационной системе с тремя силовыми контактными группами, соединенными в общую точку, трех выводных коммутационных элемента ручного управления, трех коммутационных элемента дистанционного управления, трех блоков управления коммутационными элементами дистанционного управления, блока приема и передачи данных, блока управления мультиконтактной коммутационной системой, блока бесперебойного питания и трех ограничителей перенапряжения. 1 ил.

Мультиконтактная коммутационная система с тремя силовыми контактными группами, соединенными в общую точку, включающая в себя коммутационные элементы и блок управления и защиты, отличающаяся тем, что содержит три выводных коммутационных элемента ручного управления, установленных в силовых цепях и предназначенных для их ручной коммутации на выводах мультиконтактной коммутационной системы, три коммутационных элемента дистанционного управления, представляющих собой силовые контактные группы с независимым управлением, установленных в силовые цепи между выводными коммутационными элементами ручного управления и общей точкой мультиконтактной коммутационной системы и предназначенных для коммутации силовых цепей с использованием дистанционных средств управления, три блока управления коммутационными элементами дистанционного управления, соединённых с соответствующими коммутационными элементами дистанционного управления и передающих на них команды включения и отключения, блок приёма и передачи данных, соединённый с блоком управления мультиконтактной коммутационной системой и блоком бесперебойного питания, блок управления мультиконтактной коммутационной системой, соединённый с каждым из коммутационных элементов ручного и дистанционного управления и контролирующий их положение, соединённый с каждым из блоков управления коммутационными элементами дистанционного управления и осуществляющий передачу команд включения и отключения соответствующего коммутационного элемента дистанционного управления, соединённый с силовыми цепями мультиконтактной системы между всеми коммутационными элементами дистанционного и ручного управления и контролирующий ток и напряжение в данных силовых цепях, осуществляющий учёт потребления электроэнергии в данных цепях и контроль качества электроэнергии в них, осуществляющий архивирование данных, соединённый с блоком передачи данных и осуществляющий передачу в него данных о работе мультиконтактной коммутационной системе и получающий с него команды дистанционного управления коммутационными элементами дистанционного управления, соединённый с блоком бесперебойного питания для получения питания при отключении напряжения во всех силовых цепях, блок бесперебойного питания, соединённый с блоком управления мультиконтактной коммутационной системой и блоком приёма и передачи данных для обеспечения их питания, три ограничителя перенапряжения, соединённых с силовыми сетями на выводах мультиконтактной коммутационной системы и осуществляющих их защиту от перенапряжений.