Пункт секционирования и ступенчатого регулирования напряжения в электрической сети Российский патент 2022 года по МПК H02J13/00 H02B13/00 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к передаче и распределению электрической энергии на переменном токе, и предназначено для секционирования и ступенчатого регулирования напряжения в электрической сети.

Известно устройство для регулирования напряжения и реактивной мощности в электрических сетях, содержащее трансформатор с регулировочной обмоткой, подключенной последовательно первичной обмотке трансформатора, и конденсатор, один вывод которого подсоединен к источнику питания, а второй вывод - к отпайке регулировочной обмотки. С целью увеличения диапазона плавного и ступенчатого регулирования напряжения и автоматического устранения колебаний напряжения на вторичной стороне трансформатора, оно дополнительно снабжено встречно-параллельно включенными вентилями, один вывод которых подсоединен к источнику питания и к конденсаторной батарее, а второй вывод подсоединен к выводу регулировочной обмотки трансформатора, неподключенной к первичной обмотке трансформатора (Патент SU № 599311A1, H02J 3/18, H02J 3/12, 1978).

Известно устройство, содержащее вольтодобавочный трансформатор, управляемого шунтирующего элемента, схемы управления шунтирующим элементом, регулирующего элемента. Устройство позволяет получить форму кривой стабилизируемого или регулируемого напряжения с незначительными искажениями; выходное напряжение представляет собой сумму синусоидального сетевого напряжения и вторичного напряжения ВДТ. (Патент SU № 236686A1, МПК B23K 9/00 B23K 9/67 H02H 7/04 H02 H3/22, 1996).

Известен пункт секционирования до 1 кВ, совмещённый с пунктом учёта электроэнергии и контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения, включающий в себя вводной коммутационный элемент ручного управления, вакуумный коммутационный элемент дистанционного управления, выводной коммутационный элемент ручного управления, блок управления вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, блок дистанционного управления пунктом секционирования по силовой сети, блок дистанционного управления пунктом секционирования по каналам связи, блок местного управления пунктом секционирования, блок контроля тока, блок передачи данных, блок контроля положения коммутационных элементов, блок учёта потребления электроэнергии и контроля качества электрической энергии, блок контроля количества и продолжительности отключений напряжения (Патент РФ № 2731874, МПК Н02В 7/06, 2020).

Наиболее близким по технической сущности является пункт секционирования до 1 кВ, совмещенный с пунктом учета электроэнергии и контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения, включающий в себя вводной коммутационный элемент ручного управления, коммутационный элемент дистанционного управления, выводной коммутационный элемент ручного управления, блок управления коммутационным элементом дистанционного управления, блок управления пунктом секционирования, блок бесперебойного питания. (Патент РФ № 2736542, МПК Н02В 7/06, 2020).

Недостатками известных устройств является недостаточная функциональность вследствие невозможности их применения как для ступенчатого регулирования напряжения в электрической сети, так и для её секционирования.

Задачей является расширение функциональных возможностей путем создания устройства позволяющего выполнять как ручное и автоматическое секционирование электрической сети, так и ступенчатое ручное регулирование в ней напряжения.

Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение надежности электроснабжения потребителей и качества поставляемой им электроэнергии и сокращение ее потерь за счёт совмещения в одном устройстве функций ручного и автоматического секционирования электрической сети, а также ступенчатого ручного регулирования в ней напряжения.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемый пункт секционирования и ступенчатого регулирования напряжения в электрической сети, содержащий вводной коммутационный элемент, выводной коммутационный элемент, согласно изобретению, снабжен блоком мониторинга и управления, связанным с вводным и выводным коммутационными элементами, выполненными с возможностью дистанционного и ручного управления и установленными в силовой сети на вводе и выводе устройства, автотрансформатором, установленным в силовой сети между вводным и выводным коммутационными элементами, устройством переключения без возбуждения, соединённым с автотрансформатором и блоком мониторинга и управления, датчиками тока и напряжения, соединёнными с силовой сетью и блоком мониторинга и управления, устройством приёма и передачи данных, соединённым с блоком мониторинга и управления.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена блок схема пункта секционирования и ступенчатого регулирования напряжения в электрической сети.

Схема содержит следующие элементы: вводной коммутационный элемент с возможностью дистанционного и ручного управления ВКЭ1, выводной коммутационный элемент с возможностью дистанционного и ручного управления ВыКЭ2, датчик тока ДТ3, датчик тока ДТ4, датчик напряжения ДН5, датчик напряжения ДН6, автотрансформатор АТ7, устройство переключения без возбуждения ПБВ8, блок мониторинга и управления БМУ9, устройство приёма и передачи данных УППД10.

ВКЭ1 установлен в силовой сети на вводе устройства, соединён с блоком мониторинга и управления, осуществляет ручную и дистанционную, автоматическую коммутацию сети на вводе устройства. ВыКЭ2 установлен в силовой сети на выводе устройства, соединён с блоком мониторинга и управления, осуществляет ручную и дистанционную, автоматическую коммутацию сети на выводе устройства. ДТ3 соединён с силовой сетью на вводе устройства и соединён с БМУ9, осуществляет контроль тока в точке его установки и передачу измеренных значений в БМУ9. ДТ4 соединён с силовой сетью на выводе устройства и соединён с БМУ9, осуществляет контроль тока в точке его установки и передачу измеренных значений в БМУ9. ДН5 соединён с силовой сетью на вводе устройства и соединён с БМУ9, осуществляет контроль напряжения в точке его установке и передачу измеренных значений в БМУ9. ДН6 соединён с силовой сетью на выводе устройства и соединён с БМУ9, осуществляет контроль напряжения в точке его установке и передачу измеренных значений в БМУ9. АТ7 установлен в силовой сети между ВКЭ1 и ВыКЭ2, осуществляет ступенчатое регулирование напряжения в электрической сети. Устройство ПБВ8 соединено с АТ7 и БМУ9, с его помощью устанавливаются ступени регулирования напряжения на АТ7. БМУ9 соединён с ВКЭ1 и ВыКЭ2, осуществляет контроль их положение и передачу команд на их дистанционное, автоматическое включение и отключение в соответствии с заложенными алгоритмами, соединён с ДТ3, ДТ4, ДН5, ДН6 и осуществляет приём и обработку измеренных ими значений тока и напряжения, при этом осуществляя также технический учёт электроэнергии, соединён с УППД10 и осуществляет передачу в УППД10 данных о работе пункта секционирования и ступенчатого регулирования напряжения, параметрах электрической сети, результатах работы коммутационных элементов, ступени регулирования напряжения, соединён с устройством ПБВ8, осуществляет контроль установленной ступени регулирования напряжения. УППД10 соединено с БМУ9, принимает от него и передаёт диспетчеру сети данные о работе пункта секционирования и ступенчатого регулирования напряжения, параметрах электрической сети, результатах работы коммутационных элементов, ступени регулирования напряжения, а также принимает и передаёт на БМУ9 команды и запросы диспетчера сети.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном состоянии ВКЭ1 и ВыКЭ2 включены. Ступень регулирования напряжения установлена с помощью ПБВ8, АТ7 осуществляет повышение, или понижение напряжения в соответствии с установленной ступенью регулирования. Датчики тока ДТ3 и ДТ4 контролируют ток в точках их установки и передают данные о его значении в БМУ9.

При появлении тока короткого замыкания за пунктом секционирования и ступенчатого регулирования напряжения датчики ДТ3 и ДТ4 фиксируют его появление и передают эту информацию в БМУ9. ВыКЭ2 отключает ток короткого замыкания, информация об отключении ВыКЭ поступает в БМУ9. БМУ9 передаёт информацию о токе короткого замыкания за устройством и факте отключения ВыКЭ2 в УППД10, которое, в свою очередь, отправляет её диспетчеру сети. При этом потребители, подключенные до пункта секционирования и ступенчатого регулирования напряжения, не терпят перерыва в электроснабжении.

При появлении короткого замыкания в устройстве ток короткого замыкания фиксируется ДТ3 и не фиксируется ДТ4. Информация об этом передаётся в БМУ9. Ток короткого замыкания отключается с помощью ВКЭ1. БМУ 9 получает информацию об отключении ВКЭ1. БМУ9 передаёт информацию о токе короткого замыкания в устройстве и факте отключения ВКЭ1 в УППД10, которое, в свою очередь, отправляет её диспетчеру сети. При этом потребители, подключенные до пункта секционирования и ступенчатого регулирования напряжения, не терпят перерыва в электроснабжении.

При необходимости дистанционного отключения, или включения ВКЭ1, или ВКЭ2 команда передаётся диспетчером в УППД10, которое передаёт её в БМУ9. БМУ9 передаёт команду включения, или отключения на ВКЭ1, или ВыКЭ2.

При необходимости изменить ступень регулирования напряжения вследствие несоответствия качества электроэнергии, поставляемой потребителям, подключенным после пункта секционирования и ступенчатого регулирования напряжения, осуществляется ручное отключение ВКЭ1 и ВыКЭ2, с помощью ПБВ8 устанавливается необходимая ступень регулирования, после чего включается ВыКЭ2 и ВКЭ1. При этом нет необходимости отключать потребителей до пункта секционирования и ступенчатого регулирования напряжения не терпят перерыва в электроснабжении. После выполнения переключений качество электроэнергии, поставляемой потребителям, подключенным после пункта секционирования и ступенчатого регулирования напряжения, повышается.

При необходимости выполнить ремонт, или обслуживание участка линии электропередачи за пунктом секционирования и ступенчатого регулирования напряжения отключают ВКЭ1, ВыКЭ2, после чего выполняют ремонт участка линии электропередачи. При этом потребители, подключенные до пункта секционирования и ступенчатого регулирования напряжения, не терпят перерыва в электроснабжении.

Таким образом, применение устройства позволяет его осуществлять ручное и автоматическое секционирование электрической сети, ступенчатое регулирование напряжения в ней. Секционирование позволит сократить ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям посредством сокращения числа и продолжительности аварийных и плановых отключений потребителей. Ступенчатое ручное регулирование напряжения позволит сократить ущерб от недоотпуска электроэнергии при осуществлении регулирования напряжения в связи с исключением необходимости отключать всю линию во время ручного регулирования напряжения, а также позволит повысить качество и надежность электроснабжения потребителей.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение качества и надежности электроснабжения потребителей. Пункт секционирования и ступенчатого регулирования напряжения в электрической сети содержит вводной и выводной коммутационные элементы, выполненные с возможностью дистанционного и ручного управления и установленные в силовой сети на вводе и выводе устройства, блок мониторинга и управления, связанный с вводным и выводным коммутационными элементами, автотрансформатор, установленный в силовой сети между вводным и выводным коммутационными элементами, устройство переключения без возбуждения, соединённое с автотрансформатором и блоком мониторинга и управления, датчики тока и напряжения, соединённые с силовой сетью и блоком мониторинга и управления, устройство приёма и передачи данных, соединённое с блоком мониторинга и управления. 1 ил.

Пункт секционирования и ступенчатого регулирования напряжения в электрической сети, содержащий вводной коммутационный элемент, выводной коммутационный элемент, отличающийся тем, что он снабжен блоком мониторинга и управления, связанным с вводным и выводным коммутационными элементами, выполненными с возможностью дистанционного и ручного управления и установленными в силовой сети на вводе и выводе устройства, автотрансформатором, установленным в силовой сети между вводным и выводным коммутационными элементами, устройством переключения без возбуждения, соединённым с автотрансформатором и блоком мониторинга и управления, датчиками тока и напряжения, соединёнными с силовой сетью и блоком мониторинга и управления, устройством приёма и передачи данных, соединённым с блоком мониторинга и управления.