Способ и устройство сезонного резервирования электроснабжения с выделением трёх групп потребителей Российский патент 2022 года по МПК H02J13/00 

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для сезонного резервирования электроснабжения с выделением трех групп потребителей при наличии дефицита мощности резервного источника электроснабжения для резервирования питания всех потребителей. Под потребителями в данном случае может пониматься как группы электроприемников, так и отдельные электроприемники.

Известен способ подключения всесезонных потребителей к резервной электростанции, заключающийся в выдаче информативного сигнала на выделение всесезонных потребителей из общего числа потребителей при запуске резервной электростанции после исчезновения централизованного питания, в соответствии с которым в качестве информативного сигнала используют поочередность пофазной подачи напряжения в сеть, при этом подают сначала напряжение одной определенной фазы, а затем с заданной выдержкой времени подают напряжение двух других фаз, после чего всесезонные потребители подключаются к питанию от резервной электростанции [Патент РФ. № 2253934, кл. Н 02 J 9/06, 13/00, опубл. 10.06.2005, Бюл. №16].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ подключения потребителей к резервному источнику электроснабжения, заключающийся в выдаче информативного сигнала на выделение части потребителей из общего числа потребителей при снижении выработки электроэнергии основным источником электроснабжения и подключение их к резервному источнику электроснабжения, а так же в выдаче информативного сигнала на подключение всех потребителей к резервному источнику электроснабжения при недостаточной выработке электроэнергии основным источником электроснабжения, в котором в качестве основного источника электроснабжения используют ветроэлектростанцию, а в качестве резервного источника электроснабжения используют централизованную систему электроснабжения, (Патент №2733203 Российская Федерация, МПК Н02J 3/00, Н02J 9/06, Н02J 13/00 СПК Н02J 3/00. опубл. 30.09.2020 Бюл. №28).

Известно устройство - Мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление четырьмя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения, 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 № 2726852 Российская Федерация, МПК Н02J 13/00, Н02J 9/06. опубл. 16.07.2020 Бюл. № 20).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство - мультиконтактная коммутационная система с четырьмя силовыми контактными группами, соединенными в общую точку, содержит четыре выводных коммутационных элемента ручного управления, четыре коммутационных элемента дистанционного управления, представляющих собой силовые контактные группы с независимым управлением, четыре блока управления коммутационными элементами дистанционного управления, блок управления мультиконтактной коммутационной системой, блок бесперебойного питания, четыре ограничителя перенапряжения (Патент №2755942 Российская Федерация, МПК H02J 13/00, H02J 9/06. опубл. 23.09.2021, Бюл. № 27)

Недостатком известных способа и устройства является невысокая надежность электроснабжения потребителей и недостаточная функциональность, связанная с тем, что способ и устройство не применимы для сезонного резервирования электроснабжения потребителей с выделением из них трех групп при наличии дефицита мощности резервного источника электроснабжения для резервирования питания всех потребителей.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности электроснабжения потребителей и расширение функциональной возможности за счет сезонного резервирования электроснабжения потребителей с выделением из них трех групп при наличии дефицита мощности резервного источника электроснабжения для резервирования питания всех потребителей.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе сезонного резервирования электроснабжения с выделением трех групп потребителей, заключающемся в выдаче информативного сигнала на выделение части потребителей из общего числа потребителей и подключение их к резервному источнику электроснабжения, согласно изобретению задают первую, вторую и третью группу потребителей, задают и отсчитывают первую группу интервалов времени в соответствии с сезоном года, причем интервалы задаются посекундно, в течение которых необходимо осуществлять резервирование электроснабжения первой группы потребителей от резервного источника электроснабжения при отключении основного источника электроснабжения, задают и отсчитывают вторую группу интервалов времени в соответствии с сезоном года, или временем суток, в течение которых необходимо осуществлять резервирование электроснабжения второй группы потребителей от резервного источника электроснабжения при отключении основного источника электроснабжения, задают и отсчитывают третью группу интервалов времени в соответствии с сезоном года, или временем суток, в течение которых необходимо осуществлять резервирование электроснабжения второй группы потребителей от резервного источника электроснабжения при отключении основного источника электроснабжения, контролируют отключение основного источника электроснабжения, если отключение основного источника электроснабжения происходит в момент, когда включен отсчет одного из первой группы интервалов времени, то выдают информативный сигнал на выделение и подключение первой группы потребителей к резервному источнику электроснабжения, когда основной источник электроснабжения вновь включается, выдают информативный сигнал на переключение первой группы потребителей от резервного источника электроснабжения на основной, если отключение основного источника электроснабжения происходит в момент, когда включен отсчет одного из второй группы интервалов времени, то выдают информативный сигнал на выделение и подключение второй группы потребителей к резервному источнику электроснабжения, когда основной источник электроснабжения вновь включается, выдают информативный сигнал на переключение второй группы потребителей от резервного источника электроснабжения на основной, если отключение основного источника электроснабжения происходит в момент, когда включен отсчет одного из третьей группы интервалов времени, то выдают информативный сигнал на выделение и подключение третьей группы потребителей к резервному источнику электроснабжения, когда основной источник электроснабжения вновь включается, выдают информативный сигнал на переключение третьей группы потребителей от резервного источника электроснабжения на основной.

Технический результат достигается также тем, что предлагаемое устройство сезонного резервирования электроснабжения с выделением трех групп потребителей, включающее коммутационные элементы дистанционного управления и блок управления, ограничители перенапряжения, согласно изобретению, содержит пять автоматических защитных коммутационных аппаратов, установленных в силовых цепях и предназначенных для их коммутации и защиты на выводах устройства сезонного резервирования, пять коммутационных элементов дистанционного управления, представляющих собой силовые контактные группы с независимым управлением, установленные в силовые цепи между автоматическими защитными коммутационными аппаратами, пять блоков управления коммутационными элементами дистанционного управления, соединенных с соответствующими коммутационными элементами дистанционного управления, блок приема и передачи данных, соединенный с блоком управления устройством сезонного резервирования и блоком бесперебойного питания, блок управления устройством сезонного резервирования, соединенный с каждым из коммутационных элементов, соединенный с каждым из блоков управления коммутационными элементами дистанционного управления, соединенный с каждым из автоматических защитных коммутационных аппаратов, соединенный с силовыми цепями устройства сезонного резервирования между коммутационными элементами дистанционного управления и автоматическими защитными коммутационными аппаратами, соединенный с блоком передачи данных, соединенный с блоком бесперебойного питания, блок бесперебойного питания, соединенный с блоком управления устройством сезонного резервирования и блоком приема и передачи данных, пять ограничителей перенапряжения, соединенных с силовыми цепями на выводах устройства сезонного резервирования, основной источник электроснабжения, резервный источник электроснабжения, первую группу потребителей, вторую группу потребителей, третью группу потребителей.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом 1, на котором представлена блок-схема устройства сезонного резервирования электроснабжения с выделением трех групп потребителей.

Устройство сезонного резервирования электроснабжения с выделением всесезонной группы потребителей содержит первый автоматический защитный коммутационный аппарат (АЗКА1), первый коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ2), второй коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ3), третий коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ4), четвертый коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ5), второй автоматический защитный коммутационный аппарат (АЗКА6), третий автоматический защитный коммутационный аппарат (АЗКА7), четвертый автоматический защитный коммутационный аппарат (АЗКА8), блок управления первым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ9), блок управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ10), блок управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ11), блок управления четвертым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ12), блок управления устройством сезонного резервирования (БУУСР13), блок приема и передачи данных (БПД14), блок бесперебойного питания (ББП15), первый ограничитель перенапряжения (ОПН16), второй ограничитель перенапряжения (ОПН17), третий ограничитель перенапряжения (ОПН18), четвертый ограничитель перенапряжения (ОПН19), пятый коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ20), пятый автоматический защитный коммутационный аппарат (АЗКА21), блок управления пятым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ22), пятый ограничитель перенапряжения (ОПН23), основной источник электроснабжения (ИЭ24), резервный источник электроснабжения (РИЭ25), первая группа потребителей (ГП26), вторая группа потребителей (ГП27), третья группа потребителей (ГП28).

АЗКА1 установлен в силовой цепи, питающей ГП26, осуществляет ее автоматическую, ручную и дистанционную коммутацию и защиту. АЗКА6 установлен в силовой цепи, подключенной к РИЭ25, осуществляет ее автоматическую, ручную и дистанционную коммутацию и защиту. АЗКА7 установлен в силовой цепи, питающей ГП27, осуществляет ее автоматическую, ручную и дистанционную коммутацию и защиту. АЗКА21 установлен в силовой цепи, питающей ГП28, осуществляет ее автоматическую, ручную и дистанционную коммутацию и защиту. АЗКА8 установлен в силовой цепи, подключенной к ИЭ24, осуществляет ее автоматическую, ручную и дистанционную коммутацию и защиту. КЭДУ2 установлен в силовую цепь между АЗКА1 и общей точкой, осуществляет ее автоматическую и дистанционную коммутацию. КЭДУ3 установлен в силовую цепь между АЗКА6 и общей точкой, осуществляет ее автоматическую и дистанционную коммутацию. КЭДУ4 установлен в силовую цепь между АЗКА7 и общей точкой, осуществляет ее автоматическую и дистанционную коммутацию. КЭДУ5 установлен в силовую цепь между АЗКА8 и общей точкой, осуществляет ее автоматическую и дистанционную коммутацию. КЭДУ20 установлен в силовую цепь между АЗКА21 и общей точкой, осуществляет ее автоматическую и дистанционную коммутацию. БУКЭДУ9 соединен с КЭДУ2 и БУУСР13, осуществляет передачу команд на включение и отключение КЭДУ2. БУКЭДУ10 соединен с КЭДУ3 и БУУСР13, осуществляет передачу команд на включение и отключение КЭДУ3. БУКЭДУ11 соединен с КЭДУ4 и БУУСР13, осуществляет передачу команд на включение и отключение КЭДУ4. БУКЭДУ12 соединен с КЭДУ5 и БУУСР13, осуществляет передачу команд на включение и отключение КЭДУ5. БУКЭДУ22 соединен с КЭДУ20 и БУУСР13, осуществляет передачу команд на включение и отключение КЭДУ20. БПД14 соединен с БУУСР13 и с ББП 15, осуществляет передачу данных. БУУСР13 соединен с КЭДУ 2, с КЭДУ 3, с КЭДУ 4, с КЭДУ 5, с АЗКА1, с АЗКА6, с АЗКА7, с АЗКА8, АЗКА21, соединен с БУКЭДУ9, с БУКЭДУ10, с БУКЭДУ11, с БУКЭДУ12, БУКЭДУ22, соединен с силовыми цепями устройства сезонного резервирования между всеми коммутационными элементами и аппаратами, соединен с БПД14, соединен с ББП15. Осуществляет передачу команд включения и отключения соответствующих коммутационных элементов дистанционного управления, контролирует их положение, осуществляет передачу команд включения и отключения соответствующих автоматических защитных коммутационных аппаратов, контролирует ток и напряжение в силовых цепях, осуществляет учет потребления электроэнергии, контролирует качество электроэнергии, осуществляет архивирование данных, контроль отключения основного и резервного источника электроснабжения, отсчет первой, второй и третьей группы интервалов времени, формирование информационных сигналов на выделение первой, второй и третьей групп потребителей и подключение их к резервному источнику электроснабжения и переключение от резервного к основному источнику электроснабжения, осуществляет передачу в БПД14 данных о работе устройства сезонного резервирования и получает с него команды дистанционного управления коммутационными элементами дистанционного управления. ББП15 соединен с БУУСР13и с БПД14, осуществляет их бесперебойное питание. ОПН16 соединен с силовой цепью до АЗКА1, осуществляет ее защиту от перенапряжений. ОПН17 соединен с силовой цепью до АЗКА6, осуществляет ее защиту от перенапряжений. ОПН18 соединен с силовой цепью до АЗКА7, осуществляет ее защиту от перенапряжений. ОПН19 соединен с силовой цепью до АЗКА8, осуществляет ее защиту от перенапряжений. ОПН23 соединен с силовой цепью до АЗКА21, осуществляет ее защиту от перенапряжений. ИЭ24 соединен силовой сетью с АЗКА8, осуществляет питание групп потребителей. РИЭ25 соединен силовой сетью с АЗКА6, осуществляет резервное питание групп потребителей. ГП26 соединена силовой сетью с АЗКА1. ГП27 соединена первой силовой сетью с АЗКА7. ГП28 соединена первой силовой сетью с АЗКА21.

Способ реализуется следующим образом с помощью предлагаемого устройства.

В нормальном режиме работы АЗКА6, АЗКА8, АЗКА1, АЗКА7, АЗКА21, КЭДУ2, КЭДУ4, КЭДУ5, КЭДУ20 включены, КЭДУ3 отключен. В память БУУСР13 вложены заданные первая, вторая и третья группы интервалов времени (посекундно в течение года), в которые, соответственно, необходимо резервировать первую, вторую, или третью группу потребителей. Питание ГП26, ГП27 и ГП28 осуществляется при этом от ИЭ24. БУУСР13 контролирует ток и напряжение в силовых цепях, осуществляет отсчет соответствующих интервалов времени, контролирует положение коммутационных аппаратов и элементов. БПД14 осуществляет ожидание информации для передачи, ББП15 осуществляет питание БПД14 и БУУСР13, ОПН16, ОПН17, ОПН18, ОПН19, ОПН23 осуществляют защиту от перенапряжений.

При отключении по какой-либо причине ИЭ24 исчезает напряжение в соответствующих силовых цепях, факт этого фиксируется БУУСР13, который делает вывод об отключении ИЭ24. В этом случае, если в момент отключения ИЭ24 выполнялся отсчет одного из первой группы интервалов времени, БУУСР13 формирует информационный сигнал на отключение КЭДУ5, КЭДУ4, КЭДУ20 и одновременно с этим на включение КЭДУ2, КЭДУ3, и подает его соответственно на БУКЭДУ12, БУКЭДУ11, БУКЭДУ9, БУКЭДУ10, БУКЭДУ22, которые осуществляют включение, отключение соответствующих КЭДУ. Таким образом, осуществляется выделение первой группы потребителей ГП26 и подключение ее к резервному источнику электроснабжения РИЭ25. Резервное питание на ГП27, ГП28 не подается. БУУСР13 формирует информацию о данной ситуации и передает ее на БПД14, который передает данную информацию в систему диспетчеризации сети. При включении ИЭ24 появляется напряжение в соответствующих силовых цепях. БУУСР13 делает вывод о включении ИЭ24 и формирует информационный сигнал, передаваемый им через соответствующие БУКЭДУ на включение КЭДУ5, КЭДУ4, КЭДУ20, отключение КЭДУ3. Питание ГП26, переключается, таким образом, на основной источник электроснабжения ИЭ24, к нему же подключается питание ГП27 и ГП28. БУУСР13 формирует информацию о данной ситуации и передает ее на БПД14, который передает данную информацию в систему диспетчеризации сети.

Если в момент отключения ИЭ24 выполнялся отсчет одного из второй группы интервалов времени, БУУСР13 формирует информационные сигналы на отключение КЭДУ2, КЭДУ5, КЭДУ20 и одновременное с этим включение КЭДУ3, КЭДУ4 и подает его на БУКЭДУ11, БУКЭДУ12, БУКЭДУ10, БУКЭДУ9, БУКЭДУ20, которые осуществляют включение, отключение соответствующих КЭДУ. Таким образом, осуществляется выделение второй группы потребителей ГП27 и подключение ее к резервному источнику электроснабжения РИЭ25. Резервное питание на ГП26, ГП28 не подается. БУУСР13 формирует информацию о данной ситуации и передает ее на БПД14, который передает данную информацию в систему диспетчеризации сети. При включении ИЭ24 появляется напряжение в соответствующих силовых цепях. БУУСР13 делает вывод о включении ИЭ24 и формирует информационный сигнал, передаваемый им через соответствующие БУКЭДУ на включение КЭДУ5, КЭДУ21, КЭДУ2, отключение КЭДУ3. Питание ГП26, ГП27, ГП28 переключается, таким образом, на основной источник электроснабжения ИЭ24. БУУСР13 формирует информацию о данной ситуации и передает ее на БПД14, который передает данную информацию в систему диспетчеризации сети.

Если интервалы времени в соответствующих группах интервалов времени совпадают, осуществляется одновременное подключение ГП26 и ГП27, или ГП26 и ГП28, или ГП27 и ГП28 к резервному источнику РИЭ25. Для этого БУУСР13 формирует соответствующие сигналы включения и отключения КЭДУ 2, КЭДУ3, КЭДУ4, КЭДУ5, КЭДУ20.

При коротких замыканиях, перегрузках в силовой сети, питающей ГП26 отключается АЗКА1, БУУСР13 формирует сигнал (при наличии такого алгоритма) на его автоматическое повторное включение, если оно неуспешно, БУУСР13 формирует сигнал на запрет включения АЗКА1, формирует информацию о данной ситуации и передает ее на БПД14, который передает данную информацию в систему диспетчеризации сети.

При коротких замыканиях, перегрузках в силовой сети, питающей ГП27 отключается АЗКА7, БУУСР13 формирует сигнал на его автоматическое повторное включение (при наличии такого алгоритма), если оно неуспешно, БУУСР13 формирует сигнал на запрет включения АЗКА7, формирует информацию о данной ситуации и передает ее на БПД14, который передает данную информацию в систему диспетчеризации сети.

При коротких замыканиях, перегрузках в силовой сети, питающей ГП28 отключается АЗКА21, БУУСР13 формирует сигнал на его автоматическое повторное включение, если оно неуспешно, БУУСР13 формирует сигнал на запрет включения АЗКА21, формирует информацию о данной ситуации и передает ее на БПД14, который передает данную информацию в систему диспетчеризации сети.

При коротких замыканиях, перегрузках в силовой цепи устройства сезонного резервирования, при питании от ИЭ24, отключается АЗКА8, БУУСР13 формирует информацию о данной ситуации и передает ее на БПД14, который передает данную информацию в систему диспетчеризации сети.

При коротких замыканиях, перегрузках в силовой цепи устройства сезонного резервирования, при питании от РИЭ25, отключается АЗКА6, БУУСР13 формирует информацию о данной ситуации и передает ее на БПД14, который передает данную информацию в систему диспетчеризации сети.

При перенапряжениях в силовых сетях срабатывают, соответственно, ОПН16, ОПН17, ОПН18, ОПН19, или ОПН23, защищая устройство от перенапряжения.

Применение предлагаемого способа и устройства позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей при наличии дефицита мощности резервного источника электроснабжения для резервирования питания всех потребителей за счет учета сезонного характера технологических процессов потребителей и выделения трех групп потребителей.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к автоматике электрических сетей. Технический результат заключается в повышении надёжности электроснабжения потребителей при наличии дефицита мощности резервного источника электроснабжения. В предлагаемом способе сезонного резервирования электроснабжения задают и отсчитывают первую, вторую и третью группы интервалов времени, в течение которых необходимо осуществлять резервирование электроснабжения первой, второй или третьей группы потребителей от резервного источника электроснабжения при отключении основного источника электроснабжения, контролируют отключение основного источника электроснабжения, при отключении основного источника электроснабжения в момент времени, когда включен отсчёт одного из первой, второй или третьей группы интервалов времени, выдают сигнал на выделение и подключение соответствующей группы потребителей к резервному источнику электроснабжения, когда основной источник электроснабжения вновь включается, выдают сигнал на переключение соответствующей группы от резервного источника электроснабжения на основной. Технический результат заключается в повышении надёжности электроснабжения потребителей при наличии дефицита мощности резервного источника электроснабжения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ сезонного резервирования электроснабжения с выделением трёх групп потребителей, заключающийся в выдаче информативного сигнала на выделение части потребителей из общего числа потребителей и подключение их к резервному источнику электроснабжения, отличающийся тем, что задают первую, вторую и третью группу потребителей, задают и отсчитывают первую группу интервалов времени в соответствии с сезоном года, причём интервалы задаются посекундно, в течение которых необходимо осуществлять резервирование электроснабжения первой группы потребителей от резервного источника электроснабжения при отключении основного источника электроснабжения, задают и отсчитывают вторую группу интервалов времени в соответствии с сезоном года или временем суток, в течение которых необходимо осуществлять резервирование электроснабжения второй группы потребителей от резервного источника электроснабжения при отключении основного источника электроснабжения, задают и отсчитывают третью группу интервалов времени в соответствии с сезоном года или временем суток, в течение которых необходимо осуществлять резервирование электроснабжения второй группы потребителей от резервного источника электроснабжения при отключении основного источника электроснабжения, контролируют отключение основного источника электроснабжения, если отключение основного источника электроснабжения происходит в момент, когда включен отсчёт одного из первой группы интервалов времени, то выдают информативный сигнал на выделение и подключение первой группы потребителей к резервному источнику электроснабжения, когда основной источник электроснабжения вновь включается, выдают информативный сигнал на переключение первой группы потребителей от резервного источника электроснабжения на основной, если отключение основного источника электроснабжения происходит в момент, когда включен отсчёт одного из второй группы интервалов времени, то выдают информативный сигнал на выделение и подключение второй группы потребителей к резервному источнику электроснабжения, когда основной источник электроснабжения вновь включается, выдают информативный сигнал на переключение второй группы потребителей от резервного источника электроснабжения на основной, если отключение основного источника электроснабжения происходит в момент, когда включен отсчёт одного из третьей группы интервалов времени, то выдают информативный сигнал на выделение и подключение третьей группы потребителей к резервному источнику электроснабжения, когда основной источник электроснабжения вновь включается, выдают информативный сигнал на переключение третьей группы потребителей от резервного источника электроснабжения на основной.

2. Устройство сезонного резервирования электроснабжения с выделением трёх групп потребителей, включающее коммутационные элементы дистанционного управления и блок управления, ограничители перенапряжения, отличающееся тем, что содержит пять автоматических защитных коммутационных аппаратов, установленных в силовых цепях и предназначенных для их коммутации и защиты на выводах устройства сезонного резервирования, пять коммутационных элементов дистанционного управления, представляющих собой силовые контактные группы с независимым управлением, установленные в силовые цепи между автоматическими защитными коммутационными аппаратами, пять блоков управления коммутационными элементами дистанционного управления, соединённых с соответствующими коммутационными элементами дистанционного управления, блок приёма и передачи данных, соединённый с блоком управления устройством сезонного резервирования и блоком бесперебойного питания, блок управления устройством сезонного резервирования, соединённый с каждым из коммутационных элементов, соединённый с каждым из блоков управления коммутационными элементами дистанционного управления, соединённый с каждым из автоматических защитных коммутационных аппаратов, соединённый с силовыми цепями устройства сезонного резервирования между коммутационными элементами дистанционного управления и автоматическими защитными коммутационными аппаратами, соединённый с блоком передачи данных, соединённый с блоком бесперебойного питания, блок бесперебойного питания, соединённый с блоком управления устройством сезонного резервирования и блоком приёма и передачи данных, пять ограничителей перенапряжения, соединённых с силовыми цепями на выводах устройства сезонного резервирования, основной источник электроснабжения, резервный источник электроснабжения, первую группу потребителей, вторую группу потребителей, третью группу потребителей.