Пункт секционирования столбовой Российский патент 2023 года по МПК H02B5/02 

Описание патента на изобретение RU2802052C1

Изобретение относится к области электротехники, а именно к вакуумной коммутационной технике, и предназначено для автоматической коммутации, защиты и переконфигурирования воздушных линий электропередач с целью увеличения надежности электроснабжения потребителей и снижения недоотпуска электроэнергии абонентам.

В устройстве реализованы основные алгоритмы релейной защиты и автоматики (автоматического отключения, автоматического повторного включения, секционирования и т.д.) воздушных линий электропередач, а также функции дистанционного телеуправления по существующим и новым каналам связи, что позволяет реализовать интеграцию в системы автоматизированного и автоматического управления сетями среднего напряжения.

Известны устройства для коммутации воздушных линий электропередачи (ЛЭП), размещенные на их опоре. В частности, известен вакуумный реклоузер (патент РФ на полезную модель №102840, приоритет от 27.10.2010 г.), включающий заключенные в корпус из твердой изоляции вакуумный выключатель с вакуумной камерой, содержащей неподвижный и подвижный контакты, токовый вывод, соединенный электрически с подвижным контактом, и обмотку трансформатора тока, охватывающую часть токового вывода, отличающийся тем, что участок токового вывода, расположенный в корпусе вакуумного выключателя, выполнен в виде цилиндра, а в боковых стенках корпуса вакуумного выключателя расположена обмотка трансформатора тока, охватывающая данный участок токового вывода.

Недостатком данной конструкции является слабые механическая прочность, устойчивость против неблагоприятных погодных явлений (снег, ветер, гололед) и вандалозащищенность конструкции.

Известен также пункт секционирования и коммерческого учета электроэнергии столбовой (патент РФ на полезную модель №87577, приоритет от 24.11.2008 г.), содержащий трансформаторы тока и напряжения, вакуумный выключатель, образующие высоковольтные модули, элементы сбора, обработки, учета и передачи информации, элементы управления вакуумным выключателем, устройства релейной или микропроцессорной защиты и автоматики, образующие низковольтные модули, соединенные с высоковольтным модулем кабелями, отличающийся тем, что указанные трансформаторы тока и напряжения, имеющие необходимый класс точности для коммерческого учета, и вакуумный выключатель помещены в один корпус с высоковольтными вводами, образуя высоковольтный модуль, а упомянутые элементы сбора, обработки, учета и передачи информации и элементы управления вакуумным выключателем, устройства релейной или микропроцессорной защиты и автоматики помещены в другой корпус, расположенный на низком потенциале и образующий низковольтный модуль, причем оба модуля установлены на одной столбовой опоре и соединены кабелями, при этом кабель от трансформаторов тока и напряжения к низковольтному модулю проложен в гибком металлорукаве.

Недостатком данной конструкции является применение традиционных аналоговых датчиков тока и датчиков напряжения, что увеличивает вес и габариты устройства. Также недостатком данной конструкции является применение аккумуляторной батареи (АКБ) в системе питания собственных нужд без устройства самодиагностики и телесигнализации о состоянии АКБ.

В качестве прототипа заявляемого технического решения выбран пункт секционирования для коммутации и защиты воздушных линий электропередач, включающий высоковольтный модуль и низковольтный блок управления и защиты, расположенные в отдельных корпусах и соединенные кабелем, и трансформаторы собственных нужд, при этом высоковольтный модуль содержит вводы для подключения к воздушной линии электропередач, трансформаторы тока и вакуумный выключатель, а низковольтный блок управления и защиты содержит элементы управления вакуумным выключателем, устройство релейной или микропроцессорной защиты и автоматики и аккумуляторную батарею для питания вторичных цепей при отсутствии напряжения на главных линиях, отличающийся тем, что высоковольтный модуль содержит промежуточный разделительный трансформатор, при этом трансформаторы собственных нужд расположены внутри корпуса высоковольтного модуля (патент РФ на полезную модель №52276, приоритет от 07.09.2005 г.).

Недостатком данной конструкции является применение в низковольтном модуле АКБ с ограниченным сроком службы и требующей замены после 5 лет эксплуатации. Потеря емкости данного источника тока не наблюдается эксплуатирующей организацией, а потеря емкости АКБ с течением времени существенно снижает время работоспособности изделия в периоды отсутствия напряжения в главных линиях.

Существующая техническая проблема заключается в ограниченном сроке службы применяемых АКБ, потере емкости резервного источника питания (АКБ) при отрицательных температурах, отсутствии дистанционной наблюдаемости за состоянием и работой резервного источника питания, что затрудняет принятие эксплуатирующей организацией решения о своевременной замене АКБ.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое решение, заключается в устранении недостатков использования АКБ с ограниченным сроком службы, теряющим емкость при минусовых температурах, и в применении технических решений, позволяющих решить проблемы надежности, долговечности, наблюдаемости и вычисления емкостных (мощностных) характеристик АКБ.

Данный технический результат достигается за счет:

1) использования литий-титанатного источника - АКБ, имеющего существенно больший ресурс (до 15000 циклов «заряд - разряд»), обеспечивающего функционирование без замены в течение всего срока службы пункта секционирования столбового (ПСС-10), либо аналогичного по количеству циклов «заряд - разряд»;

2) включения в схему управления питанием ПСС-10 блока самодиагностики и питания (БСП) для измерения и мониторинга состояния АКБ, осуществляющего, в том числе, контроль параметров АКБ, а также включение/отключение/вычисление емкости АКБ и управления зарядкой АКБ, а также передачи данной информации через модуль связи для обмена данными с диспетчерским центром (ДЦ);

3) применения интеллектуальной программы зарядки АКБ с возможностью задания параметров профиля зарядки.

БСП предназначен также для диагностики напряжений питания, приходящих от трансформатора собственных нужд (ТСН), внутренних напряжений, и в случае отсутствия оперативного питания для переключения на питание от АКБ.

Совокупность предлагаемых технических решений позволяет эксплуатирующей организации реже выезжать на место установки ПСС-10 для снятия и проведения замеров емкостных параметров АКБ, не обслуживать и не менять резервный источник в течение длительного срока службы, повысить надежность питания собственных нужд изделия при отрицательных температурах и время работы при отсутствии напряжения в главных линиях, увеличивая работоспособность изделия в целом.

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на:

- фиг. 1 изображен общий вид ПСС-10, закрепленного на опоре ЛЭП;

- фиг. 2 изображен вид сбоку ПСС-10, закрепленного на опоре ЛЭП;

- фиг. 3 изображен высоковольтный модуль (ВМ);

- фиг. 4 - низковольтный модуль (НМ);

- фиг. 5 изображена функциональная схема блока самодиагностики и питания ПСС-10.

На графических материалах и в описании использованы следующие обозначения элементов ПСС-10:

1 - Высоковольтный модуль (ВМ);

2 - Рама ВМ;

3 - Опорные изоляторы;

4 - Проходные изоляторы;

5 - Ограничители перенапряжения (ОПН);

6 - Соединительный кабель;

7 - Низковольтный модуль (НМ);

8 - Рама НМ;

9 - Трансформатор собственных нужд (ТСН);

10 - Рама ТСН;

11 - Вакуумный выключатель (ВВ);

12 - Датчики тока;

13 - Датчики нулевой последовательности;

14 - Датчики напряжения;

15 - Устройство релейной защиты и автоматики (РЗА);

16 - Блок самодиагностики и питания (БСП);

17 - Блок управления вакуумным выключателем 11 (БУВВ);

18 - Модуль связи;

19 - Аккумуляторная батарея (АКБ);

20 - Модуль самодиагностики и управления зарядкой (МСУЗ);

21 - Импульсный источник питания вакуумного выключателя 11 (ИИП);

22 - Блок зарядки АКБ;

23 - Блок конденсаторов;

24 - Устройства автоматики (автоматические выключатели, реле защиты оперативного питания и системы обогрева).

Пункт секционирования столбовой (фиг. 1, 2) включает в себя:

- высоковольтный модуль (ВМ) 1, выполненный в виде металлического корпуса, установленный и опирающийся на раму ВМ 2 для закрепления на опоре ЛЭП, подключаемый в разрыв высоковольтных трехфазных ЛЭП посредством перемычек, фиксируемых зажимами и опорными изоляторами 3, через проходные изоляторы 4 для каждой фазы ЛЭП на входе и выходе ВМ 1. Защита от перенапряжения может быть осуществлена посредством подключения к перемычкам ограничителей перенапряжения ОПН 5. На фиг. 1, 2 показано использование по три опорных изолятора 3 и по три ОПН 5 соответственно на входе и на выходе ВМ 1, установленных на траверсах и подключенных перемычками параллельно к каждому фазному проводу, а также соединенных параллельно с шестью проходными изоляторами 4, служащими входами и выходами ВМ 1. Количество и тип ОПН определяется в техническом задании на конкретное типоисполнение ПСС-10;

- соединительный кабель 6, соединяющий высоковольтный модуль 1 и низковольтный модуль 7, содержащий помимо цепей питания, также сигнальные и контрольные провода, посредством которых осуществляется передача сигналов измерения, управления и сигнализации между элементами ПСС-10;

- низковольтный модуль 7, установленный на раму НМ 8, соединенный с высоковольтным модулем 1 и трансформатором собственных нужд (ТСН) 9;

- ТСН 9 (один или два в зависимости от схемы питания ПСС-10 - односторонней или двухсторонней, что также определяется в техническом задании на конкретное типоисполнение ПСС-10), закрепленный на раме ТСН 10, выполняет функции источника питания вторичных цепей ПСС-10 и подключен к НМ 7 через низковольтный кабель питания с одной стороны и перемычками к высоковольтной ЛЭП с другой стороны. В случае применения двух ТСН 9 один подключается в фазам фидера с одной стороны линии, а второй к фазам отпайки, либо фидера с другой стороны, причем в НМ приходят низковольтные кабели питания от обоих ТСН 9.

Высоковольтный модуль 1 (фиг. 3) включает трехфазный вакуумный выключатель 11, соединенный внутри ВМ по каждой фазе с входными и выходными проходными изоляторами 4, т.е. каждый силовой контакт вакуумного выключателя 11 соединен с внутренним контактом проходного изолятора 4. Силовые соединительные шины внутри ВМ проходят пофазно через датчики тока 12, и (опционально) датчики нулевой последовательности 13, необходимые для выработки сигналов, соответственно, по току и (опционально) току нулевой последовательности, для последующей передачи данных сигналов в РЗА 15 через соединительный кабель 6. Датчики напряжения 14 подключены к силовым соединительным шинам внутри ВМ 1 и необходимы для выработки сигнала по напряжению в высоковольтных (главных) линиях для последующей передачи данных сигналов в РЗА 15 через соединительный кабель 6.

Количество датчиков напряжения, наличие датчика(-ов) нулевой последовательности определяется техническим заданием на ПСС-10 и обусловлено необходимостью проведения измерения напряжений с одной или двух сторон фидера (высоковольтной линии ВЛ 6-10 кВ) и тока нулевой последовательности для выполнения алгоритмов РЗА 15.

Низковольтный модуль 7 (фиг. 4), в котором реализованы функции управления ВВ, защиты РЗА, преобразования и питания всех систем ПСС-10, включая резервный источник АКБ 19, состоит из основных функциональных элементов, а именно:

- устройство релейной защиты и автоматики (РЗА) 15, на которое поступают формируемые в цепях измерения сигналы о значении измеряемых токов и напряжений по каждой из фаз высоковольтной 3-х фазной цепи переменного тока промышленной частоты, через установленные на проходных изоляторах 4 датчиках тока 12 и опционально датчиках нулевой последовательности 13, а также ТСН 9 и датчиках напряжения 14. Передача сигналов осуществляется через соединительный кабель 6;

- блок самодиагностики и питания (БСП) 16, состоящий из модуля самодиагностики и управления зарядкой (МСУЗ) 20, импульсного источника питания (ИИП) 21 вакуумного выключателя 11 и блока зарядки 22 АКБ 19;

- блок управления 17 вакуумным выключателем 11 (БУВВ 17), основными функциями которого являются отработка команд РЗА 15 включения и отключения («ВКЛ/ОТКЛ») вакуумного выключателя 11 через выдачу управляющих напряжений и коммутацию электромагнитов включения и отключения вакуумного выключателя электронными ключами или реле, передача сигналов положения главных контактов вакуумного выключателя 11 «РПВ» - «Реле положения «Включено» и «РПО» - «Реле положения «Отключено» в МСУЗ 20 и РЗА 15;

- модуль связи 18 с диспетчерским центром (ДЦ), осуществляющий передачу и прием информации с использованием средств телемеханики беспроводной связи, например, радиорелейного контроллера, GSM- 3G/4G модема либо GSM/GPRS/LTE(4G) - роутера. Модуль связи 18 передает данные на верхний уровень по протоколам: МЭК 60870-5-104, МЭК 61850 (MMS, GOOSE) (опционально), MODBUS -TCP, МЭК 60870-5-101, MODBUS- RTU. В состав модуля связи входит Bluetooth-модем для ближней связи с удаленным терминалом персонала для обслуживания ПСС-10 в режиме местного управления. При дистанционном управлении осуществляется связь с ДЦ, находящимся на удалении, как правило, это ДЦ распределительной сети. Модуль связи 18 передает в реальном времени сигналы телеметрии и телесигнализации, параметры напряжения, токов зарядки и состояния АКБ от РЗА 15 в ДЦ, а также принимает сигналы телеуправления от ДЦ посредством стандартных протоколов связи;

- литий-титанатная аккумуляторная батарея АКБ 19, которая питает РЗА 15, БСП 16, БУВВ 17 и модуль связи 18 при отсутствии напряжения в главных линиях и, соответственно, от ТСН 9;

- блок конденсаторов 23, предназначенный для оперативного питания электромагнитов включения и отключения вакуумного выключателя 11 автоматически - через БУВ 17 по командам РЗА 15, местно - по командам местного управления, либо дистанционно - через модуль связи;

- устройства автоматики 24 - автоматические выключатели, реле защиты оперативного питания и системы обогрева. Каждый автоматический выключатель соединен со своим потребителем и служит как для защиты данного потребителя в аварийном случае, так и для защиты цепей и оборудования НМ в целом.

Для выполнения задач защиты отпайки и секционирования ВЛ 6-10 кВ ПСС-10 в автоматическом либо ручном режиме замыкает и размыкает силовую цепь указанной линии, причем цепь замыкается (в состоянии «Включено») через проходные изоляторы 4 высоковольтного модуля 1, первичные цепи датчиков тока 12, а также датчиков нулевой последовательности 13 (опционально), для последующей передачи данных сигналов в РЗА 15 через соединительный кабель 6 и силовые контакты вакуумного выключателя 11.

Напряжение с главных линий подается пофазно на датчики напряжения 14. Реализовано опциональное применение электронных датчиков тока и напряжения, что позволяет снизить массогабаритные показатели высоковольтного модуля.

Питание вторичных цепей напряжениями 220В, 110В и 24В переменного тока осуществляется трансформатором собственных нужд ТСН 9, установленным на раму ТСН 10, через низковольтный кабель питания с заведением этих напряжений в установленный на раму 8 низковольтный модуль 7, и его элементы: РЗА 15, БСП 16, включая МСУЗ 20, ИИП 21, блок зарядки 22 АКБ, блок управления вакуумным выключателем, БУВВ 17, а также через БСП 16 модуль связи 18 и некоторые вспомогательные электрические схемы - компоненты, такие как, например, освещение и обогрев НМ.

Устройство релейной защиты и автоматики - РЗА 15 ведет постоянный мониторинг значений тока и напряжения в автоматическом режиме, сравнивая заданные и сохраненные контрольные значения уставок со значениями параметров сети в реальном времени. После обработки сигналов от датчиков тока 12, нулевой последовательности 13 и напряжения 14 и сличением с заданными уставками РЗА 15, вырабатывает сигналы телесигнализации для передачи посредством модуля связи 18 в ДЦ о ненормальном режиме работы сети и, в случае появления аварийной ситуации, вырабатывает дискретный сигнал на отключение трехфазного вакуумного выключателя 11 посредством БУВВ 17.

Уставки РЗА 15 могут задаваться как в ручном режиме, так и через порты связи самого устройства РЗА 15, а также дистанционно через модуль связи 18.

Сигнал от РЗА 15 поступает в блок управления вакуумным выключателем (БУВВ) 17, который в свою очередь коммутирует цепи отключения и вакуумный выключатель 11 переходит в состояние «Отключено», разрывая ВЛ 6-10 кВ и, таким образом, отсоединяя (локализуя) аварийный участок цепи от неповрежденного участка сети (фидера) высоковольтной линии 6-10 кВ.

Автоматическое повторное включение (АПВ) (в цикле АПВ) осуществляется аналогичной цепью операций с прохождением команды «АПВ» от РЗА 15. Если запрет на АПВ не установлен из ДЦ, срабатывает блок управления вакуумным выключателем (БУВВ) 17, вызывая коммутационную последовательность сигналов с приведением в соответствующее командам положение вакуумного выключателя.

Вакуумным выключателем 11 можно управлять в дистанционном или ручном (местном) режиме. При поступлении команды от диспетчера, дистанционно через модуль связи 18, либо местно от брелока мобильного устройства через Bluetooth или кнопочного поста, установленного на БУВВ 17, вакуумный выключатель 11 переводится в нужное для диспетчера-электрика состояние для управления сетью и/или обслуживания отпайки, участка цепи высоковольтной линии, либо иных задач коммутации посредством ПСС-10.

БСП 16 измеряет в режиме реального времени через встроенные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) микроконтроллера, входящего в состав МСУЗ 20, напряжения питания, приходящие от трансформатора собственных нужд 9, внутренние напряжения, напряжения АКБ, осуществляет его зарядку и в случае отсутствия оперативного питания переключает питание вторичных цепей на питание от АКБ.

Модуль самодиагностики и управления зарядкой - МСУЗ 20 выполняет основные функции БСП 16: передает команды в БУВВ 17, ИИП 21 вакуумного выключателя и блок зарядки 22 АКБ и получает сигналы обратной связи от данных блоков.

Связь МСУЗ 20 с РЗА 15 осуществляется по интерфейсу RS-485 по протоколу MODBUS-RTU - сетевому протоколу прикладного уровня, используемому в промышленном производстве для обмена данными между устройствами. Режимы работы МСУЗ 20 передаются на верхний уровень РЗА 15 с последующей трансляцией в ДЦ через модуль связи 18 по каналу GSM/GPRS/LTE(4G).

Функционально работа БСП 16 разделяется на выполнение задач в 2-х режимах:

1) нормального питания, когда питание вторичных сетей ПСС-10 осуществляется от ТСН 9;

2) резервного питания, когда питание происходит от АКБ 19.

В режиме нормального питания БСП 16 осуществляет следующие функции:

- проверка состояния реле положения вакуумного выключателя 11 («РПО»/«РПВ»), сигнал о состоянии поступает из БУВВ 17;

- проверка значений напряжений питания вторичных цепей 220 В, НОВ, 24 В от ТСН 9 (весь допустимый диапазон), напряжения на АКБ 19 и токов зарядки и разрядки АКБ 19. Таким образом, ведется мониторинг параметров АКБ 19. Проверка вышеуказанных параметров осуществляется сличением текущих значений с заданными уставками (уставки задаются пользователем на верхнем уровне и зашиваются в микроконтроллер МСУЗ 20 программно);

- включение блока зарядки 22 для подзарядки АКБ 19 в случае, если измеренное напряжение ниже порогового. Когда АКБ 19 недостаточно заряжена, по команде МСУЗ 20 включается блок зарядки 22 АКБ 19. МСУЗ ведет мониторинг состояния АКБ и автоматически выключает зарядку при окончании интеллектуальной программы зарядки АКБ с возможностью задания параметров профиля зарядки (3 стадии), которая имеет цель - повышение ресурса и жизненного срока работы АКБ, предотвращает перегрев, недозарядку и перезарядку АКБ. Последовательность команд на выполнение профиля зарядки осуществляется по программе, прописанной в микроконтроллере МСУЗ 20 и выполняющей сравнение текущего напряжения АКБ 19 и тока зарядки с заданными значениями для перехода в следующую стадию и прекращения зарядки при достижении определенного уровня напряжения на АКБ 19 с целью недопущения ее перезаряда;

- осуществление передачи измеренных значений напряжений от ТСН 9, напряжений и токов АКБ 19 через РЗА 15 на модуль связи 18, который высылает данные значения на ДЦ;

- передача команд между устройствами, входящими в БСП 16, по протоколу MODBUS-RTU.

В режиме резервного питания, когда напряжение от ТСН 9 отсутствует, БСП 16 выдает следующие сигналы и выполняет следующие функции:

- сигнал включения импульсного источника питания (ИИП) 21 для включения/отключения вакуумного выключателя 11. Таким образом ИИП 21, входящий в состав БСП 16, питаясь от АКБ 19, вырабатывает напряжение 220В для заряда блока конденсаторов 23, осуществления питания РЗА 15, БСП 16, БУВВ 17, модуля связи 18. Блок зарядки 22 АКБ отключен при резервном режиме работы;

- подает сигнальные напряжения на светодиодную сигнализацию, а также в ДЦ через модуль связи 18;

- следит за командами по протоколу MODBUS-RTU от верхнего уровня через модуль связи и РЗА 15;

- отключает всех потребителей и себя (обесточивая реле цепей питания) при снижении напряжения на АКБ 19 ниже критического значения.

При восстановлении питания от внешнего источника ТСН 9, БСП 16 выходит из состояния «резервного питания», отключает питание от АКБ 19 и переводит все системы в режим «нормального питания».

Диспетчер ДЦ получает возможность наблюдения за состоянием цепей питания и состоянием АКБ без выезда на место установки ПСС-10, а большое количество циклов заряд-разряд литий-титанатного АКБ и режим интеллектуальной зарядки позволяет не менять АКБ в течение продолжительного срока службы изделия.

Похожие патенты RU2802052C1

название год авторы номер документа
ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ТЯГОВЫХ НАГРУЗОК 25 КВ 2015
  • Григорьев Николай Потапович
  • Парфианович Арсений Петрович
RU2596046C1
Вакуумный реклоузер 2020
  • Букреев Евгений Валерьевич
  • Сидоренко Сергей Алексеевич
  • Кабаков Александр Игоревич
  • Рогатко Илья Вячеславович
RU2769971C1
Тяговая подстанция переменного тока 2018
  • Григорьев Николай Потапович
  • Парфианович Арсений Петрович
  • Трофимович Полина Николаевна
RU2694889C1
УСТРОЙСТВО СЕКЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУШНЫХ И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ДЛЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 35 кВ 2009
  • Порфирьев Юрий Васильевич
  • Захаров Сергей Федорович
RU2406199C1
Высоковольтное комплектное распределительное устройство наружной установки 2020
  • Селиванов Алексей Владимирович
  • Горбатко Игорь Степанович
  • Букарин Александр Сергеевич
RU2748848C1
СИСТЕМА ДУГОВОЙ ЗАЩИТЫ 2022
  • Яковишин Александр Сергеевич
  • Никифоров Александр Анатольевич
  • Жуков Андрей Владимирович
  • Пахомов Ярослав Алексеевич
  • Шелухина Жанна Владимировна
RU2799865C1
КОМПЛЕКТНАЯ ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ 2000
  • Малюшин Н.А.
  • Метельский А.Н.
  • Алявдин Д.В.
RU2189681C1
ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ КОМПЛЕКТНОЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 2013
  • Шолохович Борис Юрьевич
RU2550810C2
Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики с модулем управления вакуумным выключателем 2022
RU2800658C1
Устройство тяговой сети переменного тока 2018
  • Григорьев Николай Потапович
  • Парфианович Арсений Петрович
  • Трофимович Полина Николаевна
RU2706634C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 802 052 C1

Реферат патента 2023 года Пункт секционирования столбовой

Изобретение относится к области электротехники, а именно к вакуумной коммутационной технике, и предназначено для автоматической коммутации, защиты и переконфигурирования воздушных линий электропередач. Технический результат заключается в надежности, долговечности, наблюдаемости и вычисления емкостных (мощностных) характеристик аккумуляторных батарей (АКБ). Для этого, в частности, используют литий-титанатный источник АКБ, имеющий существенно больший ресурс (до 15000 циклов «заряд - разряд»), обеспечивающий функционирование без замены в течение всего срока службы пункта секционирования столбового (ПСС-10), либо аналогичного по количеству циклов «заряд - разряд». Кроме того, включают в схему управления питанием ПСС-10 блок самодиагностики и питания для измерения и мониторинга состояния АКБ, осуществляющий, в том числе, контроль параметров АКБ, а также включение (отключение) и вычисление емкости АКБ и управление зарядкой АКБ, а также передачу данной информации через модуль связи для обмена данными с диспетчерским центром. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула изобретения RU 2 802 052 C1

1. Пункт секционирования столбовой, включающий высоковольтный модуль с вакуумным выключателем и входами и выходами для подключения в разрыв линии электропередач, трансформатор собственных нужд, выполняющий функции источника питания вторичных цепей, и низковольтный модуль, соединенный соединительным кабелем с высоковольтным модулем и включающим блок управления вакуумным выключателем, устройство релейной защиты и автоматики и аккумуляторную батарею,

отличающийся тем, что

высоковольтный модуль подключен в разрыв линии электропередач посредством перемычек, фиксируемых зажимами и опорными изоляторами, через проходные изоляторы для каждой фазы линии электропередач на входе и выходе высоковольтного модуля;

соединительный кабель содержит помимо цепей питания, также сигнальные и контрольные провода, посредством которых осуществляется передача сигналов измерения, управления и сигнализации между элементами устройства;

трансформатор собственных нужд подключен к низковольтному модулю через низковольтный кабель питания,

при этом вакуумный выключатель соединен внутри высоковольтного модуля по каждой фазе с входными и выходными проходными изоляторами, силовые соединительные шины внутри высоковольтного модуля проходят пофазно через датчики тока, необходимые для выработки сигналов по току для последующей их передачи в устройство релейной защиты и автоматики через соединительный кабель, и датчики напряжения, подключенные к силовым соединительным шинам внутри высоковольтного модуля, необходимые для выработки сигнала по напряжению в высоковольтных линиях для последующей передачи данных сигналов в устройство релейной защиты и автоматики через соединительный кабель;

низковольтный модуль также содержит блок самодиагностики и питания, состоящий из модуля самодиагностики и управления зарядкой, импульсного источника питания вакуумного выключателя и блока зарядки аккумуляторной батареи, при этом

блок управления вакуумным выключателем служит для отработки команд устройства релейной защиты и автоматики включения и отключения вакуумного выключателя и передачи сигналов положения главных контактов вакуумного выключателя в модуль самодиагностики и управления зарядкой и устройство релейной защиты и автоматики, куда также поступают формируемые в цепях измерения сигналы о значении измеряемых напряжений трансформатора собственных нужд;

а также модуль связи, осуществляющий передачу и прием информации с использованием средств телемеханики беспроводной связи, передающий в реальном времени сигналы телеметрии и телесигнализации параметры напряжения, токов зарядки и состояния аккумуляторной батареи от устройства релейной защиты и автоматики, а также принимающий сигналы телеуправления посредством стандартных протоколов связи;

литий-титанатную аккумуляторную батарею, которая питает устройство релейной защиты и автоматики, блок самодиагностики и питания, блок управления вакуумным выключателем и модуль связи при отсутствии напряжения в главных линиях и от трансформатора собственных нужд;

блок конденсаторов для оперативного питания электромагнитов включения и отключения вакуумного выключателя автоматически - через блок управления вакуумным выключателем по командам устройства релейной защиты и автоматики, местно - по командам местного управления, либо дистанционно - через модуль связи,

и устройства автоматики - автоматические выключатели, реле защиты оперативного питания и системы обогрева;

при этом устройство релейной защиты и автоматики проводит постоянный мониторинг параметров сети в автоматическом режиме, вырабатывает сигнал телесигнализации для передачи посредством модуля связи о ненормальном режиме работы сети, сигнал на отключение вакуумного выключателя в случае появления аварийной ситуации, а также команду автоматического повторного включения вакуумного выключателя посредством блока управления вакуумным выключателем;

вакуумным выключателем можно управлять в дистанционном режиме через модуль связи или ручном (местном) режиме от брелока мобильного устройства через Bluetooth или кнопочного поста, установленного на блоке управления вакуумным выключателем;

блок самодиагностики и питания измеряет в режиме реального времени напряжения питания, приходящие от трансформатора собственных нужд, внутренние напряжения, напряжения аккумуляторной батареи, осуществляет зарядку и в случае отсутствия оперативного питания переключает питание вторичных цепей на питание от аккумуляторной батареи;

модуль самодиагностики и управления зарядкой передает команды в блок управления вакуумным выключателем, импульсный источник питания вакуумного выключателя и блок зарядки аккумуляторной батареи и получает сигналы обратной связи от данных блоков;

связь модуля самодиагностики и управления зарядкой с устройством релейной защиты и автоматики осуществляется по интерфейсу, режимы работы модуля самодиагностики и управления зарядкой передаются в устройство релейной защиты и автоматики с последующей трансляцией через модуль связи;

в режиме нормального питания блок самодиагностики и питания осуществляет проверки состояния реле положения вакуумного выключателя, значений напряжений питания вторичных цепей от трансформатора собственных нужд (весь допустимый диапазон), мониторинг параметров аккумуляторной батареи, включение блока зарядки для подзарядки аккумуляторной батареи по интеллектуальной программе зарядки с возможностью задания параметров профиля зарядки в случае, если измеренное напряжение ниже порогового, и его выключение при окончании программы зарядки, передачу измеренных значения напряжений от трансформатора собственных нужд, напряжений и токов аккумуляторной батареи через устройство релейной защиты и автоматики на модуль связи, передачу команд между устройствами, входящими в его состав;

в режиме резервного питания блок самодиагностики и питания выдает сигнал включения импульсного источника питания для включения/отключения вакуумного выключателя, при этом импульсный источник питания вырабатывает напряжение для заряда блока конденсаторов, осуществления питания устройства релейной защиты и автоматики, блока самодиагностики и питания, блока управления вакуумным выключателем, модуля связи;

подает сигнальные напряжения на светодиодную сигнализацию и модуль связи, следит за командами обмена данными через модуль связи и устройство релейной защиты и автоматики,

отключает всех потребителей и себя при снижении напряжения на аккумуляторной батарее ниже критического значения;

при восстановлении питания от трансформатора собственных нужд, блок самодиагностики и питания отключает питание от аккумуляторной батареи и переводит все системы в режим нормального питания.

2. Пункт секционирования столбовой по п. 1, отличающийся тем, что содержит ограничители перенапряжения на входе и выходе высоковольтного модуля, соединенные параллельно с проходными изоляторами.

3. Пункт секционирования столбовой по п. 1, отличающийся тем, что силовые соединительные шины внутри высоковольтного модуля проходят через датчики нулевой последовательности, необходимые для выработки сигналов по току нулевой последовательности, для последующей передачи данных сигналов в устройство релейной защиты и автоматики через соединительный кабель.

4. Пункт секционирования столбовой по п. 1, отличающийся тем, что реализовано применение электронных датчиков тока и напряжения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2802052C1

Устройство для заделки швов тюбингового крепления 1936
  • Облеухов Т.В.
SU52276A1
Пишущая машина для двухстороннего рельефного письма слепыми шрифтом Брайля 1950
  • Вельяшев Л.Н.
  • Стасенко Г.И.
SU89907A2
Прибор для определения истираемости пленок лакокрасочных материалов 1950
  • Ворогушин Т.И.
  • Иванов А.С.
  • Рогов А.С.
  • Якубович С.В.
SU88856A1
FR 2850494 A1, 30.07.2004
УСТРОЙСТВО для ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ СМЕЩЕНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД 0
SU168605A1

RU 2 802 052 C1

Авторы

Данилкин Алексей Викторович

Шабалов Олег Владимирович

Клевцова Татьяна Владимировна

Даты

2023-08-22Публикация

2023-05-02Подача