Мультиконтактная коммутационная система с двумя вакуумными контакторами, соединенными в общую точку, и тремя выводами Российский патент 2023 года по МПК H02J13/00 

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к устройствам секционирования линий электропередачи и предназначено для коммутации, защиты электрической сети от аварийных режимов работы и коммутационных и атмосферных перенапряжений, учета электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных электрических сетях трехфазного тока.

Известна мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление двумя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения, предназначенная для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных электрических сетях трехфазного тока, включающая в себя вводной и выводные коммутационные элементы ручного управления, коммутационные элементы дистанционного управления, блоки управления коммутационными элементами дистанционного управления, блок дистанционного управления силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы, блоки местного управления силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы, блоки контроля тока, блоки учета электроэнергии с функцией контроля качества электроэнергии, блок контроля положения коммутационных элементов, блок передачи данных, блок контроля напряжения (Патент РФ №2728768, МПК H02B 13/00, опубл. 31.07.2020 Бюл. №22).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление двумя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения, предназначенная для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных электрических сетях трехфазного тока, включающая в себя вводной и выводные коммутационные элементы ручного управления, коммутационные элементы дистанционного управления, блоки управления коммутационными элементами дистанционного управления, ограничители перенапряжения, блок управления мультиконтактной коммутационной системой, блок бесперебойного питания и блок передачи данных (Патент РФ №2755655, МПК H02J 9/06, H02J 13/00. опубл. 20.09.2021, Бюл. №26.).

Недостатками известной мультиконтактной коммутационной системы для линий электропередачи 0,4 кВ является отсутствие сигнальных ламп, обеспечивающих индикацию наличия напряжения на вводе и выводах мультиконтактной коммутационной системы и питания микроконтроллерного блока управления, а также отсутствие технических средств для осуществления местного включения и отключения вакуумных контакторов при выводе из работы микроконтроллерного блока управления для обеспечения возможности питания потребителей электрической сети.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение функциональных возможностей и области его использования за счет применения для коммутации, защиты электрической сети и элементов мультиконтактной коммутационной системы от аварийных режимов работы и коммутационных и атмосферных перенапряжений, учета электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных сетях трехфазного тока с возможностью независимого управления двумя вакуумными контакторами, имеющими общую точку соединения, для осуществления секционирования двух силовых сетей (участков линий электропередачи), с обеспечением бесперебойного питания узлов мультиконтактной коммутационной системы путем включения в ее схему блока бесперебойного питания, а также упрощения схемы устройства за счет выполнения большинства функций одним микроконтроллерным блоком управления мультиконтактной коммутационной системой.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности осуществлять функции коммутации, защиты электрической сети и элементов мультиконтактной коммутационной системы от аварийных режимов работы и коммутационных и атмосферных перенапряжений, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля напряжения в распределительных сетях трехфазного тока с возможностью независимого управления двумя вакуумными контакторами, имеющими общую точку соединения (общая точка мультиконтактной коммутационной системы), для осуществления секционирования двух силовых цепей (участков линий электропередачи 0,4 кВ), обеспечения бесперебойного питания узлов мультиконтактной коммутационной системы от блока питания при отключении линий электропередачи 0,4 кВ. Это достигается за счет независимого управления вакуумными контакторами мультиконтактной коммутационной системы и контроля режимов ее работы и режимов сети, в которой она установлена, за счет установки ограничителя перенапряжений и блока бесперебойного питания. Применение изобретения позволяет повысить надежность мультиконтактной коммутационной системы, уменьшить недоотпуск электроэнергии потребителям, сократить убытки энергоснабжающих организаций и, таким образом, повысить надежность и эффективность систем электроснабжения потребителей.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемая мультиконтактная коммутационная система с двумя силовыми контактными группами, соединенными в общую точку, и тремя выводами, включающая в себя вакуумные контакторы и микроконтроллерный блок управления и защиты, согласно изобретению, она снабжена двумя автоматическими выключателями, вводный выключатель установлен в силовой цепи, а другой в цепи питания микроконтроллерного блока управления, десятью сигнальными лампами, установленными одна на вводе цепей управления, остальные на выводах мультиконтактной коммутационной системы и в цепи питания микроконтроллерного блока управления после автоматического выключателя, двумя выводными выключателями нагрузки, установленными в первой и второй силовых цепях, отходящих от устройства, между общей точкой соединения мультиконтактной коммутационной системы и первым и вторым вакуумными контакторами, двумя выключателями нагрузки, установленными в цепях питания электромагнитов первого и второго вакуумных контакторов, подключенных к первой и второй силовым цепям мультиконтактной коммутационной системы между двумя выводными выключателями нагрузки и двумя вакуумными контакторами, двумя вакуумными контакторами, установленными на выводах первой и второй силовых цепей, отходящих от мультиконтактной коммутационной системы, между первым и вторым выводными выключателями нагрузки и шестью съемными трансформаторами тока, шестью съемными трансформаторами тока, установленными на выводах мультиконтактной коммутационной системы после первого и второго вакуумных контакторов, соединенными с микроконтроллерным блоком управления мультиконтактной коммутационной системы, устройством приема и передачи данных, соединенным с блоком управления мультиконтактной коммутационной системой и блоком бесперебойного питания, блок управления мультиконтактной коммутационной системой соединен с двумя вакуумными контакторами, с шестью трансформаторами тока, с силовыми цепями на вводе и двух выводах мультиконтактной коммутационной системы, с блоком питания для получения питания при отключении напряжения во всех силовых цепях, который соединен с цепью питания микроконтроллерного блока управления мультиконтактной коммутационной системой, микроконтроллерным блоком управления мультиконтактной коммутационной системой и устройством приема и передачи данных для обеспечения их питания, ограничитель перенапряжения установлен за автоматическим выключателем в цепи питания микроконтроллерного блока управления мультиконтактной коммутационной системой для защиты электрооборудования мультиконтактной коммутационной системы от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема мультиконтактной коммутационной системы, имеющей независимое управление двумя вакуумными контакторами, соединенными в общую точку, и тремя выводами.

Мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление двумя вакуумными контакторами, содержит сигнальную лампу СЛ1 типа AD22DS, сигнальные лампы СЛ2-СЛ4 типа AD22DS, вводной автоматический выключатель АВ5 типа IEK ВА47-150 125 А, автоматический выключатель АВ6 типа IEK ВА47-29 16 А, ограничитель перенапряжений ОПН7 типа ОПС-1D, первый выводной выключатель нагрузки ВН8 типа ВН-32 100 А, первый вакуумный контактор ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160, съемные трансформаторы тока ТТ10-ТТ12 типа SCT013-100 100 А / 50 мА, сигнальные лампы СЛ13-СЛ15 типа AD22DS, второй выключатель нагрузки ВН16 типа IEK ВН-32 40 А, третий выводной выключатель нагрузки ВН17 типа IEK ВН-32 100 А, второй вакуумный контактор ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160, съемные трансформаторы тока ТТ19-ТТ21 типа типа SCT013-100 100 А / 50 мА, сигнальные лампы СЛ22-СЛ24 типа AD22DS, четвертый выключатель нагрузки ВН25 типа IEK ВН-32 40 А, устройство приема и передачи данных УППД 26 типа iRZ RU21W, микроконтроллерный блок управления мультиконтактной коммутационной системой типа МКС-2-3 В МБУ МКС-2-3 В 27, блок питания БП 28.

СЛ1 типа AD22DS установлена после АВ6 IEK ВА47-29 16 А. СЛ2-СЛ4 типа AD22DS установлены в вводной силовой цепи. АВ5 типа IEK ВА47-150 125 А установлен в вводную силовую цепь перед общей точкой мультиконтактной коммутационной системы. АВ6 типа IEK ВА47-29 16 А установлен в силовой цепи МБУ МКС-2-3 В 27 между АВ5 типа IEK ВА47-150 125 А и общей точкой мультиконтактной коммутационной системы. ОПН7 типа ОПС-1D установлен после АВ6 IEK ВА47-29 16 А. ВН8 типа ВН-32 100 А установлен между общей точкой мультиконтактной коммутационной системы и ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160. ВК 9 типа КВТ 1,14-2,5/160 установлен между ВН8 типа ВН-32 100 А и ТТ10-ТТ12 типа SCT013-100 100 А / 50 мА и соединен с МБУ МКС-2-3 В 27. ТТ10-ТТ12 типа SCT013-100 100 А / 50 мА установлены в первой силовой цепи, отходящей от мультиконтактной коммутационной системы, после ВК 9 типа КВТ 1,14-2,5/160 и соединены с МБУ МКС-2-3 В 27. СЛ13-СЛ15 типа AD22DS установлены в первой силовой цепи, отходящей от мультиконтактной коммутационной системы, после ТТ10-ТТ12 типа SCT013-100 100 А / 50 мА. ВН16 типа IEK ВН-32 40 А установлен в цепи питания электромагнита ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 между ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 и ВН8 типа ВН-32 100 А. ВН17 типа ВН-32 100 А установлен между общей точкой мультиконтактной коммутационной системы и ВК 18 типа КВТ 1,14-2,5/160. ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160 установлен между ВН 17 типа ВН-32 100 А и ТТ19-ТТ21 типа SCT013-100 100 А / 50 мА и соединен с МБУ МКС-2-3 В 27. ТТ19-ТТ21 типа SCT013-100 100 А / 50 мА установлены во второй силовой цепи, отходящей от мультиконтактной коммутационной системы, после ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160 и соединены с МБУ МКС-2-3 В 27. СЛ22-СЛ24 типа AD22DS установлены во второй силовой цепи, отходящей от мультиконтактной коммутационной системы, после ТТ19-ТТ21 типа SCT013-100100 А / 50 мА. ВН25 типа IEK ВН-32 40 А установлен в цепи питания электромагнита ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160 между ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160 и ВН17 типа ВН-32 100 А. Устройство приема и передачи данных УППД 26 типа iRZ RU21W соединено с блоком питания БП 28 и МБУ МКС-2-3 В 27. МБУ МКС-2-3 В 27 соединен с ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160, ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160, TA1-TA6, блоком питания БП 28, устройством приема и передачи данных УППД 26 типа iRZ RU21W, силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы на вводе устройства и с первой и второй силовыми цепями, отходящими от устройства. Блок питания БП 28 соединен с цепью питания МБУ МКС-2-3 В 27, с МБУ МКС-2-3 В 27 и УППД 26 iRZ RU21W.

Устройство работает следующим образом.

При наличии напряжения в сети до мультиконтактной коммутационной системы, фиксируемого сигнальными лампами СЛ2-СЛ4 типа AD22DS, подача напряжения на вводную силовую цепь мультиконтактной коммутационной системы осуществляется с помощью вводного автоматического выключателя АВ5 типа IEK ВА47-150 125 А. Питание на микроконтроллерный блок управления мультиконтактной коммутационной системой МБУ МКС-2-3 В 27 осуществляется включением автоматического выключателя АВ6 типа IEK ВА47-29 16 А, что будет зафиксировано сигнальной лампой СЛ1 типа AD22DS. После включения выводных выключателей нагрузки ВН8 типа ВН-32 100 А и ВН17 типа ВН-32 100 А, установленных в первой и второй силовых цепях отходящих от устройства, и выключателей нагрузки ВН16 типа IEK ВН-32 40 А и ВН25 типа IEK ВН-32 40 А, установленных в цепях питания электромагнитов ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 и ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160, микроконтроллерный блок управления мультиконтактной коммутационной системой МБУ МКС-2-3 В 27 путем подачи сигналов произведет включение первого и второго вакуумных контакторов ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 и ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160. При включении первого вакуумного контактора ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 напряжение будет подано на первую силовую цепь за мультиконтактной коммутационной системой, что будет зафиксировано сигнальными лампами СЛ13-СЛ15 типа AD22DS, при этом через съемные трансформаторы тока ТТ10-ТТ12 типа SCT013-100 100 А / 50 мА начнет протекать ток нагрузки, подключенной к первой силовой цепи, что будет фиксироваться МБУ МКС-2-3 В 27 и записываться в журналах измерений. При включении второго вакуумного контактора ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160 напряжение будет подано на вторую силовую цепь за мультиконтактной коммутационной системой, что будет зафиксировано сигнальными лампами СЛ22-СЛ24 типа AD22DS, при этом через съемные трансформаторы тока ТТ19-ТТ21 типа SCT013-100 100 А / 50 мА начнет протекать ток нагрузки, подключенной ко второй силовой цепи, что будет фиксироваться МБУ МКС-2-3 В 27 и записываться в журналах измерений.

При местном управлении мультиконтактной коммутационной системой команда на отключение первой и второй силовой цепи подается с помощью МБУ МКС-2-3 В 27. При этом команды отключения соответствующих силовых цепей подаются от МБУ МКС-2-3 В 27 за счет прекращения подачи питания на электромагниты ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 и ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160. Также отключение мультиконтактной коммутационной системы можно осуществить с помощью команд, поданных на ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 и ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160 от УППД 26 iRZ RU21W, обработанных с помощью МБУ МКС-2-3 В 27. С помощью УППД 26 iRZ RU21W можно осуществить дистанционное включение мультиконтактной коммутационной системы. УППД 26 iRZ RU21W получает команды на включение или отключение мультиконтактной коммутационной системы с помощью кодированного сигнала, передаваемого по силовой сети с применением существующих технологий передачи сигналов по ней или с помощью кодированной последовательности включения и отключения напряжения в ней или получает команды на включение или отключение мультиконтактной коммутационной системы с помощью сигнала, получаемого через канал связи. При возникновении в силовой цепи за мультиконтактной коммутационной системой, или внутри нее после ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 или ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160, тока перегрузки или тока короткого замыкания, который будет зафиксирован трансформаторами тока ТТ10-ТТ12 типа SCT013-100100 А / 50 мА или трансформаторами тока ТТ19-ТТ21 типа SCT013-100100 А / 50 мА, МБУ МКС 2-3 В 27 подаст сигнал на отключение ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 или ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160. При этом в логике работы мультиконтактной коммутационной системы заложен алгоритм осуществления автоматического повторного включения (АПВ) ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 и ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160. После выдержки времени будет осуществлено АПВ ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 или ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160 и, если оно будет неуспешным, то есть в первой или, соответственно, во второй силовой цепи, отходящих от мультиконтактной коммутационной системы, или внутри нее после ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 или ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160, повторно появится ток перегрузки или ток короткого замыкания который будет зафиксирован трансформаторами тока ТТ10-ТТ12 типа SCT013-100100 А / 50 мА или трансформаторами тока ТТ19-ТТ21 типа SCT013-100100 А / 50 мА, то МБУ МКС-2-3 В 27 повторно подаст сигнал отключение ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 или ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160. При этом будет заблокирована возможность дистанционного включения мультиконтактной коммутационной системы до устранения повреждений в первой и второй силовых цепях за ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 или ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160. Также при этом будет отправлено сообщение о повреждении за ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 или ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160. Если АПВ будет успешным, то мультиконтактная коммутационная система продолжит работу в нормальном режиме. Положение коммутационных элементов мультиконтактной коммутационной системы контролируется с помощью микронтроллерного блока управления мультиконтактной коммутационной системой МБУ МКС-2-3 В 27, который при изменении положения вакуумным контакторов ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 и ВК 18 типа КВТ 1,14-2,5/160 передает соответствующие данные в УППД 26 iRZ RU21W. МБУ МКС-2-3 В 27 также осуществляет учет электроэнергии, переданный через вводную цепь, первую и вторую силовые цепи, отходящие от мультиконтактной коммутационной системы. Данные о потреблении электроэнергии передаются в блок передачи данных и через него диспетчеру компании, обслуживающей оборудование мультиконтактной коммутационной системы. МБУ МКС-2-3 В 27 контролирует напряжение в силовых цепях мультиконтактной коммутационной системы до АВ5 типа IEK ВА47-150 125 А и после ВК9 типа КВТ 1,14-2,5/160 и ВК 18 типа КВТ 1,14-2,5/160 и передает информацию о наличии или отсутствии напряжения на УППД 26 iRZ RU21W. При возникновении в одной из силовых цепей коммутационных или атмосферных перенапряжений ограничитель перенапряжения ОПН7 ОПС-1D обеспечивает снижение перенапряжения до уровня, безопасного для защищаемой линии электропередачи 0,4 кВ и оборудования мультиконтактной коммутационной системы.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить коммутацию и защиту линий электропередачи и оборудования мультиконтактной коммутационной системы от аварийных режимов работы и коммутационных и грозовых перенапряжений, учет электроэнергии, контроль напряжения одновременно в трех силовых сетях. При исчезновении напряжения в одной из силовых сетей и появлении его в другой устройство позволяет осуществлять функции автоматического включения резерва путем включения соответствующих вакуумных контакторов. Также устройство позволяет секционировать электрическую сеть посредством ее деления на участки путем отключения соответствующих вакуумных контакторов при повреждениях в первой и второй силовых цепях, отходящих от мультиконтактной коммутационной системы. Его применение предотвращает развитие аварийной ситуации и позволяет уменьшить недоотпуск электроэнергии потребителям, сократить убытки энергоснабжающих организаций и, таким образом, повысить надежность и эффективность систем электроснабжения потребителей. При этом надежность и функциональность устройства выше, чем у прототипа за счет обеспечения бесперебойного питания узлов мультиконтактной коммутационной системы путем включения в ее схему блока питания, сигнальных ламп, съемных трансформаторов тока, выключателей нагрузки для местного управления вакуумными контакторами, а также упрощения схемы устройства за счет выполнения многих функций одним микроконтроллерным блоком управления мультиконтактной коммутационной системой МКС-2-3 В.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам секционирования линий электропередачи. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности и эффективности системы электроснабжения потребителей. Мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление двумя вакуумными контакторами, содержит сигнальные лампы СЛ1, СЛ2-СЛ4, СЛ13-СЛ15, СЛ22-СЛ24 типа AD22DS, автоматический выключатель АВ5 типа IEK ВА47-150 125 А, автоматический выключатель АВ6 типа IEK ВА47-29 16 А, ограничитель перенапряжений ОПН7 типа ОПС-1D, устройство приёма и передачи данных УППД 26 типа iRZ RU21W, микроконтроллерный блок управления мультиконтактной коммутационной системой типа МКС-2-3В МБУ МКС-2-3В 27, блок питания БП 28. Дополнительно мультиконтактная коммутационная система снабжена первым и третьим выключателями нагрузки ВН8 и ВН17 типа IEK ВН-32 100 А, вторым и четвертым выключателями нагрузки ВН16 и ВН25 типа IEK ВН-32 40 А, первым и вторым вакуумными контакторами ВК9 и ВК18 типа КВТ 1,14-2,5/160 и трансформаторами тока ТТ10-ТТ12, ТТ19-ТТ21 типа SCT013-100 100А/50мА. Трансформаторы тока выполнены съемными. Предлагаемое устройство имеет повышенную надёжность и функциональность за счёт обеспечения бесперебойного питания узлов мультиконтактной коммутационной системы путём включения в её схему блока питания, сигнальных ламп, съемных трансформаторов тока, выключателей нагрузки для местного управления вакуумными контакторами, а также упрощенную схему устройства за счёт выполнения многих функций одним микроконтроллерным блоком управления мультиконтактной коммутационной системой МКС-2-3В. 1 ил.

Мультиконтактная коммутационная система с двумя вакуумными контакторами, соединенными в общую точку, и тремя выводами, включающая вакуумные контакторы и микроконтроллерный блок управления и защиты, отличающаяся тем, что она снабжена двумя автоматическими выключателями, вводной выключатель установлен в силовой цепи, а другой в цепи питания микроконтроллерного блока управления, десятью сигнальными лампами, установленными одна на вводе цепей управления, остальные на выводах мультиконтактной коммутационной системы и в цепи питания микроконтроллерного блока управления после автоматического выключателя, двумя выводными выключателями нагрузки, установленными в первой и второй силовых цепях, отходящих от устройства, между общей точкой соединения мультиконтактной коммутационной системы и первым и вторым вакуумными контакторами, двумя выключателями нагрузки, установленными в цепях питания электромагнитов первого и второго вакуумных контакторов, подключенных к первой и второй силовым цепям мультиконтактной коммутационной системы между двумя выводными выключателями нагрузки и двумя вакуумными контакторами, двумя вакуумными контакторами, установленными на выводах первой и второй силовых цепей, отходящих от мультиконтактной коммутационной системы, между первым и вторым выводными выключателями нагрузки и шестью съемными трансформаторами тока, шестью съемными трансформаторами тока, установленными на выводах мультиконтактной коммутационной системы после первого и второго вакуумных контакторов, соединенными с микроконтроллерным блоком управления мультиконтактной коммутационной системы, устройством приёма и передачи данных, соединённым с блоком управления мультиконтактной коммутационной системой и блоком бесперебойного питания, блок управления мультиконтактной коммутационной системой соединён с двумя вакуумными контакторами, с шестью трансформаторами тока, с силовыми цепями на вводе и двух выводах мультиконтактной коммутационной системы, с блоком питания для получения питания при отключении напряжения во всех силовых цепях, который соединён с цепью питания микроконтроллерного блока управления мультиконтактной коммутационной системой, микроконтроллерным блоком управления мультиконтактной коммутационной системой и устройством приёма и передачи данных для обеспечения их питания, ограничитель перенапряжения установлен за автоматическим выключателем в цепи питания микроконтроллерного блока управления мультиконтактной коммутационной системой для защиты электрооборудования мультиконтактной коммутационной системы от атмосферных и коммутационных перенапряжений.