Устройство защиты линии электропередачи от удалённых коротких замыканий и перегрузок 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 и перегрузок.

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 удалённых коротких замыканий и перегрузок, 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 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.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема устройства защиты линии электропередачи от удалённых коротких замыканий и перегрузок.

Устройство защиты линии электропередачи от удалённых коротких замыканий и перегрузок содержит защитный коммутационный аппарат ЗКА1, щит с возможностью крепления на опору 2, датчик тока ДТ3, датчик напряжения ДН4, датчик положения дверцы щита ДПДЩ5, датчик положения защитного коммутационного аппарата ДП6, блок обработки информации БОИ7, устройство передачи данных УПД8, участок линии электропередачи Участок ЛЭП9, участок линии электропередачи Участок ЛЭП10.

ЗКА 1 установлен в щите 2 и соединён с участками ЛЭП 9 и 10. ДТ3 соединён с силовой цепью после ЗКА 1 и соединён с БОИ7. ДН4 соединён с силовой цепью перед и после ЗКА 1 и с БОИ7. ДП6 соединён с ЗКА1 и БОИ7. ДПДЩ5 соединён с БОИ7. БОИ7 соединён с ДТ3, ДН4, ДПДЩ5, УПД8. УПД8 соединён с БОИ7.

Устройство защиты линии электропередачи от удалённых коротких замыканий и перегрузок 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 9 и 10. При этом зона чувствительности ЗКА1 должна быть более длины участка ЛЭП10 за точкой установки ЗКА1, то есть ЗКА1 должен чувствовать токи короткого замыкания всех возможных видов и перегрузки на участке ЛЭП 10.

При появлении тока короткого замыкания на участке ЛЭП 10 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 БОИ7. Отключение ЗКА1 приведёт к исчезновению напряжения после ЗКА1 при его наличии до ЗКА1, что будет зафиксировано ДН4 и информация об этом передана в БОИ7. Датчиком ДП6 будет зафиксировано отключенное состояние ЗКА1. Информация об этом также поступит на БОИ7. В БОИ7 сопоставляется информация, полученная с ДТ3, ДН4, ДП6 и, если данные с датчиков соответствуют указанным выше, то БОИ7 делает вывод, что на участке ЛЭП 9 произошло короткое замыкание и ЗКА1 отключился под его действием. Информация об этом передаётся от БОИ7 в УПД8 и с помощью УПД8 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 10 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 БОИ7. Отключение ЗКА1 приведёт к исчезновению напряжения после ЗКА1 при его наличии до ЗКА1, что будет зафиксировано ДН4. Информация об этом также поступит на БОИ7. ДП6 зафиксирует изменение положения ЗКА1 на отключенное и передаст эту информацию в БОИ7. В БОИ7 сопоставляется информация, полученная с ДТ3, ДН4, ДП6 и, если данные с датчиков соответствуют указанным выше, то БОИ7 делает вывод, что на участке ЛЭП 10 произошла перегрузка и ЗКА1 отключился под её действием. Информация об этом передаётся от БОИ7 в УПД8 и с помощью УПД8 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 БОИ7 при отсутствии соответствующего сигнала с ДТ3. При этом ДП6 зафиксирует изменение положения ЗКА1 на отключенное и передаст эти данные в БОИ7. Если перед исчезновением напряжения за ЗКА1 дверца шкафа была закрыта, а затем открыта, информация об этом поступит с ДПДЩ5 в БОИ7. БОИ7, сопоставив полученную информацию с ДТ3, ДН4, ДП6, ДПДЩ5, включая последовательность её поступления, делает вывод, что произошло ручное отключение ЗКА1 и передаёт данную информацию, с помощью УПД8 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 10 за ЗКА1. Также устройство позволяет предотвратить необоснованные перерывы в электроснабжении потребителей, подключенных к участку ЛЭП9 до ЗКА1 и повышает электробезопасность, обеспечивая отключение токов коротких замыканий при возникновении замыканий на участке ЛЭП10. Возможность ручного отключения ЗКА1 позволяет сократить перерывы в электроснабжении потребителей, подключенных к участку ЛЭП9 при плановом ремонте и обслуживании участка ЛЭП10 за ЗКА1.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить защиту линии электропередачи от удалённого короткого замыкания и перегрузки за счёт отключения удалённого короткого замыкания или перегрузки 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 и перегрузок. Технический результат - сокращение времени перерывов в электроснабжении потребителей при аварийных отключениях и при плановом обслуживании линии электропередачи и повышение наблюдаемости электрической сети и её управляемости. 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 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 содержит коммутационный элемент, выполняющий функции защитного коммутационного аппарата, устанавливаемый в разрыв линии электропередачи на отпайке или в точке, где находится граница чувствительности защитного куммутационного 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, 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.