Устройство защиты линии электропередачи от удалённого короткого замыкания Российский патент 2022 года по МПК H02H3/10 G01R31/52 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защиты линии электропередачи от удалённого короткого замыкания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пункт секционирования до 1 кВ, совмещённый с пунктом учёта электроэнергии и контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения, включающий в себя коммутационный элемент (патент РФ №2731874, МПК Н02В 7/06, опубл. 08.09.2020 Бюл. №25).

Недостатком известного устройства является ограниченность области применения в связи избыточной сложностью, влекущей за собой удорожание устройства при его применении для защиты линии электропередачи от удалённого короткого замыкания и ограниченность области применения в связи с применением в качестве защитного коммутационного аппарата вакуумного коммутационного элемента.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение области применения посредством упрощения устройства, которое приведёт к его удешевлению и посредством обеспечения возможности применения в качестве защитного коммутационного аппарата не только вакуумных коммутационных элементов, но и других аппаратов, а также повышение достоверности выявления причин отключения защитного коммутационного аппарата посредством контроля положения дверцы шкафа устройства.

В результате использования предлагаемого изобретения расширяется область применения устройства за счёт упрощения устройства, которое приведёт к его удешевлению и посредством обеспечения возможности применения в качестве защитного коммутационного аппарата не только вакуумных коммутационных элементов, но и других аппаратов, а также повышается достоверность выявления причин отключения защитного коммутационного аппарата за счёт контроля положения дверцы шкафа устройства.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство защиты линии электропередачи от удалённого короткого замыкания, включающее в себя коммутационный элемент, согласно изобретению, содержит коммутационный элемент, выполняющий функции защитного коммутационного аппарата, устанавливаемый в разрыв линии электропередачи в заданной точке и предназначенный для защиты участка линии электропередачи от токов коротких замыканий и перегрузки, размещённый в щите со степенью защиты, позволяющей использовать его на открытом воздухе, и имеющем возможность крепления на опору линии электропередачи, датчик тока, соединённый с силовой цепью за защитным коммутационным аппаратом и с блоком обработки информации, датчик напряжения, соединённый с силовой цепью до и после защитного коммутационного аппарата и соединённый с блоком обработки информации, датчик положения дверцы щита, соединённый с блоком обработки информации, блок обработки информации, соединённый с датчиком тока, датчиком напряжения, датчиком положения дверцы шкафа, устройством передачи данных, осуществляющий обработку и сопоставление данных, поступающих с указанных датчиков, устройство передачи данных, соединённое с блоком обработки информации и предназначенное для передачи информации, получаемой от блока обработки данных.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема устройства защиты линии электропередачи от удалённого короткого замыкания.

Устройства защиты линии электропередачи от удалённого короткого замыкания содержит защитный коммутационный аппарат ЗКА1, щит с возможностью крепления на опору 2, датчик тока ДТ3, датчик напряжения ДН4, датчик положения дверцы щита ДПДЩ5, блок обработки информации БОИ6, устройство передачи данных УПД7, участок линии электропередачи Участок ЛЭП8, участок линии электропередачи Участок ЛЭП9.

ЗКА 1 установлен в щите 2 и соединён с участками ЛЭП 8 и 9. ДТ3 соединён с силовой цепью после ЗКА 1 и соединён с БОИ6. ДН4 соединён с силовой цепью перед и после ЗКА 1 и с БОИ6. ДПДЩ5 соединён с БОИ6. БОИ6 соединён с ДТ3, ДН4, ДПДЩ5, УПД7. УПД7 соединён с БОИ6.

Устройство защиты линии электропередачи от удалённого короткого замыкания работает следующим образом.

Устройство устанавливается в разрыв линии электропередачи в заданном месте, например, на отпайке линии, или в точке, где находится граница чувствительности защитного коммутационного аппарата, установленного в начале линии. При этом ЗКА1 соединяется с участками ЛЭП 8 и 9. При этом зона чувствительности ЗКА1 должна быть более длины участка ЛЭП9 за точкой установки ЗКА1, то есть ЗКА1 должен чувствовать токи короткого замыкания всех возможных видов и перегрузки на участке ЛЭП 9.

При появлении тока короткого замыкания на участке ЛЭП 9 за точкой установки ЗКА1, ЗКА1 отключает ток короткого замыкания. ДТ3 контролирует ток, протекающий через ЗКА1, ДН4 контролирует напряжение с обеих сторон от ЗКА1. При протекании тока короткого замыкания через ЗКА1 это будет зафиксировано ДТ3 и информация об этом будет передана в блок обработки информации БОИ6. Отключение ЗКА1 приведёт к исчезновению напряжения после ЗКА1 при его наличии до ЗКА1, что будет зафиксировано ДН4. Информация об этом также поступит на БОИ6. В БОИ6 сопоставляется информация, полученная с ДТ3, ДН4 и, если данные с датчиков соответствуют указанным выше, то БОИ6 делает вывод, что на участке ЛЭП 9 произошло короткое замыкание и ЗКА1 отключился под его действием. Информация об этом передаётся от БОИ6 в УПД7 и с помощью УПД7 диспетчеру сети. Сообщение может быть передано по любому каналу связи и протоколу, принятому в компании, обслуживающей линию электропередачи, в которой установлено устройство.

При появлении тока перегрузки на участке ЛЭП 9 за точкой установки ЗКА1, ЗКА1 отключает ток перегрузки. ДТ3 контролирует ток, протекающий через ЗКА1, ДН4 контролирует напряжение с обеих сторон от ЗКА1. При протекании тока перегрузки через ЗКА1 это будет зафиксировано ДТ3 и информация об этом будет передана в блок обработки информации БОИ6. Отключение ЗКА1 приведёт к исчезновению напряжения после ЗКА1 при его наличии до ЗКА1, что будет зафиксировано ДН4. Информация об этом также поступит на БОИ6. В БОИ6 сопоставляется информация, полученная с ДТ3, ДН4 и, если данные с датчиков соответствуют указанным выше, то БОИ6 делает вывод, что на участке ЛЭП 9 произошла перегрузка и ЗКА1 отключился под её действием. Информация об этом передаётся от БОИ6 в УПД7 и с помощью УПД7 диспетчеру сети. Сообщение может быть передано по любому каналу связи и протоколу, принятому в компании, обслуживающей линию электропередачи, в которой установлено устройство.

Если будет зафиксировано исчезновение напряжения за защитным коммутационным аппаратом ЗКА1, но не будет зафиксирован ток короткого замыкания или ток перегрузки, то сигнал с ДН4 поступит на БОИ6 при отсутствии соответствующего сигнала с ДТ3. Если перед исчезновением напряжения за ЗКА1 дверца шкафа была закрыта, а затем открыта, информация об этом поступит с ДПДЩ5 в БОИ6. БОИ6, сопоставив полученную информацию с ДТ3, ДН4, ДПДЩ5, включая последовательность её поступления, делает вывод, что произошло ручное отключение ЗКА1 и передаёт данную информацию, с помощью УПД7 диспетчеру сети.

Получив информацию об отключении ЗКА1 диспетчер сети оперативно принимает решение о дальнейших действиях, что позволяет сократить время перерыва в электроснабжении потребителей, подключенных к участку ЛЭП 9 за ЗКА1. Также устройство позволяет предотвратить необоснованные перерывы в электроснабжении потребителей, подключенных к участку ЛЭП8 до ЗКА1 и повышает электробезопасность, обеспечивая отключение токов коротких замыканий при возникновении замыканий на участке ЛЭП9. Возможность ручного отключения ЗКА1 позволяет сократить перерывы в электроснабжении потребителей, подключенных к участку ЛЭП8 при плановом ремонте и обслуживании участка ЛЭП9 за ЗКА1.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить защиту линии электропередачи от удалённого короткого замыкания за счёт отключения удалённого короткого замыкания без отключения всей линии электропередачи и обеспечивает информирование диспетчера сети об отключении защитного коммутационного аппарата с указанием причин отключения. Также устройство повышает наблюдаемость электрической сети и её управляемость, сокращает время перерывов в электроснабжении потребителей при аварийных отключениях и при плановом обслуживании линии электропередачи.

Использование: в области электротехники для защиты линии электропередачи от удалённого короткого замыкания. Технический результат - сокращение времени перерывов в электроснабжении потребителей при аварийных отключениях и при плановом обслуживании линии электропередачи и повышение наблюдаемости электрической сети и её управляемость. Устройство защиты включает в себя коммутационный элемент в начале линии электропередачи и коммутационный элемент, выполняющий функции защитного коммутационного аппарата. Защитный коммутационный аппарат устанавливается в разрыв линии электропередачи на границе чувствительности защитного коммутационного аппарата, установленного в начале линии. Устройство содержит датчик тока, датчик напряжения, подключенный до и после защитного коммутационного аппарата, датчик положения дверцы щита. Вышеуказанные датчики соединены с блоком обработки информации. Устройство передачи данных предназначено для передачи информации, получаемой от блока обработки данных. 1 ил.

Устройство защиты линии электропередачи от удалённых коротких замыканий, включающее в себя коммутационный элемент, отличающееся тем, что оно снабжено коммутационным элементом, выполняющим функции защитного коммутационного аппарата, устанавливаемым в разрыв линии электропередачи на отпайке, или в точке, где находится граница чувствительности защитного коммутационного аппарата, установленного в начале линии, и предназначенный для защиты участка линии электропередачи от токов коротких замыканий и перегрузки, размещённый в щите со степенью защиты, позволяющей использовать его на открытом воздухе, и имеющем возможность крепления на опору линии электропередачи, датчик тока, соединённый с силовой цепью за защитным коммутационным аппаратом и с блоком обработки информации, датчик напряжения, соединённый с силовой цепью до и после защитного коммутационного аппарата и соединённый с блоком обработки информации, датчик положения защитного коммутационного аппарата, соединённый с блоком обработки информации, датчик положения дверцы щита, соединённый с блоком обработки информации, блок обработки информации, соединённый с датчиком тока, датчиком напряжения, датчиком положения защитного коммутационного аппарата, датчиком положения дверцы шкафа, устройством передачи данных, осуществляющий обработку и сопоставление данных, поступающих с указанных датчиков, устройство передачи данных, соединённое с блоком обработки данных и предназначенное для передачи информации, получаемой от блока обработки данных.