Способ и устройство сезонного резервирования электроснабжения с выделением ответственной группы потребителей
METHOD AND APPARATUS FOR SEASONAL POWER SUPPLY REDUNDANCY WITH ALLOCATION OF A RESPONSIBLE GROUP OF CONSUMERS

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для сезонного резервирования электроснабжения с выделением ответственной группы потребителей при наличии дефицита мощности резервного источника электроснабжения для резервирования питания всех потребителей. Под потребителями в данном случае может пониматься как группы электроприёмников, так и отдельные электроприёмники.
Известен способ подключения ответственных потребителей к резервной электростанции, заключающийся в выдаче информативного сигнала на выделение ответственных 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 ответственные 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, соединенными по мостовой схеме, 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 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 №2726855, МПК H02J 13/00, H02J 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 по мостовой схеме включающая в себя коммутационный элемент и блок управления и защиты, 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 № 2755156 Российская Федерация, МПК H02J 13/00, H02J 9/06. опубл. 13.09.2021, Бюл. № 26).
Недостатком известных способа и устройства является недостаточная функциональность, связанная с тем, что способ и устройство не применимы для сезонного резервирования электроснабжения потребителей при наличии дефицита мощности резервного источника электроснабжения для резервирования питания всех потребителей.
Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональной возможности за счёт сезонного резервирования электроснабжения потребителей при наличии дефицита мощности резервного источника электроснабжения для резервирования питания всех потребителей.
согласно изобретению
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в способе сезонного резервирования электроснабжения с выделением ответственной группы потребителей, заключающемся в выдаче информативного сигнала на выделение части потребителей из общего числа потребителей и подключение их к резервному источнику электроснабжения, , задают первую, вторую и ответственную группу потребителей, задают и отсчитывают первую группу интервалов времени в соответствии с сезоном года, причём интервалы задают поминутно, в течение которых осуществляют 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 осуществляют 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 и ответственной групп потребителей к резервному источнику электроснабжения, когда основной источник электроснабжения вновь включается, выдают информативный сигнал на переключение первой и ответственной групп 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 и ответственной групп потребителей к резервному источнику электроснабжения, когда основной источник электроснабжения вновь включается, выдают информативный сигнал на переключение второй и ответственной групп потребителей от резервного источника электроснабжения на основной.
согласно изобретению
Технический результат достигается также тем, что устройство сезонного резервирования электроснабжения с выделением ответственной группы потребителей, включающее коммутационные элементы и блок управления, , содержит два  выводных коммутационных элемента ручного управления, установленных в силовых цепях и предназначенных для их ручной коммутации на выводах устройства сезонного резервирования, подключенных к основному и резервному источнику электроснабжения, три автоматических защитных коммутационных аппарата,  установленных в силовых цепях и предназначенных для их коммутации и защиты на выводах устройства сезонного резервирования, подключенных к первой, второй и ответственной группам потребителей, шесть коммутационных элементов дистанционного управления, представляющих собой силовые контактные группы с независимым управлением, установленные в силовые цепи между выводными коммутационными элементами ручного управления,  автоматическими защитными коммутационными аппаратами и предназначенных для коммутации силовых цепей с использованием дистанционных средств управления, шесть блоков управления коммутационными элементами дистанционного управления, соединённых с соответствующими коммутационными элементами дистанционного управления и передающих на них команды включения и отключения, 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 ручного и дистанционного управления и контролирующий их положение, соединённый с каждым из блоков управления коммутационными элементами дистанционного управления и осуществляющий передачу команд включения и отключения соответствующего коммутационного элемента дистанционного управления, соединённый с каждым из автоматических защитных коммутационных аппаратов и контролирующий их положение, а также  осуществляющий передачу команд включения и отключения соответствующего автоматического защитного коммутационного аппарата, соединённый с силовыми цепями устройства сезонного резервирования между коммутационными элементами дистанционного и ручного управления и контролирующий ток и напряжение в данных силовых цепях, осуществляющий учёт потребления электроэнергии в данных цепях и контроль качества электроэнергии в них, осуществляющий архивирование данных, контроль отключения основного и резервного источника электроснабжения, отсчёт первой и второй группы интервалов времени, формирование информационных сигналов на выделение первой и второй групп потребителей и подключение их к резервному источнику электроснабжения и переключение от резервного к основному источнику электроснабжения, соединённый с блоком передачи данных и осуществляющий передачу в него данных о работе устройства сезонного резервирования и получающий с него команды дистанционного управления коммутационными элементами дистанционного управления, соединённый с блоком бесперебойного питания для получения питания при отключении напряжения во всех силовых цепях, блок бесперебойного питания, соединённый с блоком управления устройством сезонного резервирования и блоком приёма и передачи данных для обеспечения их питания, два ограничителя перенапряжения, соединённых с силовыми цепями на выводах устройства сезонного резервирования, подключенных к основному и резервному источнику электроснабжения и осуществляющих их защиту от перенапряжений, основной источник электроснабжения, резервный источник электроснабжения, первую группу потребителей, вторую группу потребителей, и ответственную группу потребителей.
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом 1, на котором представлена блок схема устройства сезонного резервирования электроснабжения с выделением ответственной группы потребителей.
Устройство сезонного резервирования электроснабжения с выделением ответственной 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), первый выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ6), второй автоматический защитный коммутационный аппарат (АЗКА7), второй выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ8), 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), основной источник электроснабжения (ИЭ18), резервный источник электроснабжения (РИЭ19), первая группа потребителей (ГП20), вторая группа потребителей (ГП21), ответственная группа потребителей (ГП22), пятый коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ23), шестой коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ24), третий автоматический защитный коммутационный аппарат (АЗКА25), блок управления пятым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ26), блок управления шестым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ27).
АЗКА1 установлен в первой силовой цепи, осуществляет её коммутацию и защиту. ВыКЭРУ6 установлен во второй силовой цепи, установлен в первой силовой цепи, осуществляет её ручную коммутацию. АЗКА7 установлен в третьей силовой цепи, установлен в первой силовой цепи, осуществляет её коммутацию и защиту. АЗКА25 установлен в третьей силовой цепи, установлен в первой силовой цепи, осуществляет её коммутацию и защиту. ВыКЭРУ8 установлен в четвертой силовой цепи, осуществляет её ручную коммутацию. КЭДУ2 установлен в силовую цепь между АЗКА1 и ВыКЭРУ6, установлен в первой силовой цепи, осуществляет её автоматическую и дистанционную коммутацию. КЭДУ3 установлен в силовую цепь между ВыКЭРУ6 и АЗКА7, осуществляет её автоматическую и дистанционную коммутацию. КЭДУ4 установлен в силовую цепь между АЗКА7 и ВыКЭРУ8, осуществляет её автоматическую и дистанционную коммутацию. КЭДУ5 установлен в силовую цепь между ВыКЭРУ8 и АЗКА1, осуществляет её автоматическую и дистанционную коммутацию. КЭДУ23 установлен в силовую цепь между ВыКЭРУ8 и АЗКА25, осуществляет её автоматическую и дистанционную коммутацию. КЭДУ24 установлен в силовую цепь между ВыКЭРУ6 и АЗКА25, осуществляет её автоматическую и дистанционную коммутацию.  БУКЭДУ9 соединён с КЭДУ2 и БУУСР13, осуществляет передачу команд на включение и отключение КЭДУ2. БУКЭДУ10 соединён с КЭДУ3 и БУУСР13, осуществляет передачу команд на включение и отключение КЭДУ3. БУКЭДУ11 соединён с КЭДУ4 и БУУСР13, осуществляет передачу команд на включение и отключение КЭДУ4. БУКЭДУ12 соединён с КЭДУ5 и БУУСР13, осуществляет передачу команд на включение и отключение КЭДУ5. БУКЭДУ26 соединён с КЭДУ23 и БУУСР13, осуществляет передачу команд на включение и отключение КЭДУ23. БУКЭДУ27 соединён с КЭДУ24 и БУУСР13, осуществляет передачу команд на включение и отключение КЭДУ24. БПД14 соединён с БУУСР13 и с ББП 15, осуществляет передачу данных. БУУСР13 соединён с КЭДУ 2, с КЭДУ 3, с КЭДУ 4, с КЭДУ 5, с АЗКА1, с ВыКЭРУ6, с АЗКА7, с ВыКЭРУ8, соединён с БУКЭДУ9, с БУКЭДУ10, с БУКЭДУ11, с БУКЭДУ12, соединён с силовыми цепями устройства сезонного резервирования между всеми коммутационными элементами дистанционного и ручного управления,  соединён с БПД14, соединён с ББП15. Осуществляет передачу команд включения и отключения соответствующих коммутационных элементов дистанционного управления, контролирует их положение, осуществляет передачу команд включения и отключения соответствующего автоматического защитного коммутационного аппарата, контролирует ток и напряжение в силовых цепях, осуществляет учёт потребления электроэнергии, контролирует качество электроэнергии, осуществляет архивирование данных, контроль отключения основного и резервного источника электроснабжения, отсчёт первой и второй группы интервалов времени, формирование информационных сигналов на выделение первой и второй 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 соединён с БУУСР13и с БПД14, осуществляет их бесперебойное питание. ОПН16 соединен с четвертой силовой цепью до ВыКЭРУ8 на четвертом выводе устройства сезонного резервирования, осуществляет его защиту от перенапряжений. ОПН17 соединен со второй силовой цепью до ВыКЭРУ6 на втором выводе устройства сезонного резервирования, осуществляет его защиту от перенапряжений. ИЭ18 соединён четвёртой силовой сетью с ВыКЭРУ8, осуществляет питание групп потребителей.   РИЭ19 соединён второй силовой сетью с ВыКЭРУ6, осуществляет резервное питание групп потребителей. ГП20 соединена первой силовой сетью с АЗКА1. ГП21 соединена первой силовой сетью с АЗКА7. ГП22 соединена первой силовой сетью с АЗКА25.
Способ реализуется следующим образом с помощью предлагаемого устройства.
В нормальном режиме работы ВыКЭРУ6, ВыКЭРУ8, АЗКА1, АЗКА7, АЗКА25, КЭДУ4, КЭДУ5, КЭДУ 23 включены, КЭДУ2, КЭДУ3, КЭДУ24 отключены. В память БУУСР13 вложены заданные первая и вторая группы интервалов времени (поминутно в течение года), в которые, соответственно, необходимо резервировать первую, или вторую группу потребителей. Резервирование ответственной группы должно осуществляться не зависимо от отсчитываемых интервалов времени. Питание ГП20, ГП21 и ГП22 осуществляется при этом от ИЭ18. БУУСР13 контролирует ток и напряжение в силовых цепях, осуществляет отсчёт соответствующих интервалов времени, контролирует положение коммутационных аппаратов. БПД14, ББП15, ОПН16, ОПН17  выполняют свои функции.
При отключении по какой-либо причине ИЭ18 исчезает напряжение в соответствующих силовых цепях, факт этого фиксируется БУУСР13, который делает вывод об отключении ИЭ18. В этом случае, если в момент отключения ИЭ18 выполнялся отсчёт одного из первой группы интервалов времени, БУУСР13 формирует информационный сигнал на отключение КЭДУ5, КЭДУ4, КЭДУ23 и одновременное с этим на включение КЭДУ2, КЭДУ24, на запрет включения КЭДУ3 и подаёт его соответственно на БУКЭДУ12, БУКЭДУ11, БУКЭДУ9 и БУКЭДУ10, БУКЭДУ26, БУКЭДУ27 которые осуществляют включение, отключение, запрет включения соответствующих КЭДУ. Таким образом, осуществляется выделение первой группы потребителей ГП20 и подключение её к резервному источнику электроснабжения РИЭ19 и одновременное с этим подключение к резервному источнику электроснабжения РИЭ19 ответственной группы потребителей ГП22. Резервное питание на ГП21 не подаётся. БУУСР13 формирует информацию о данной ситуации и передаёт её на БПД, которые передаёт данную информацию в систему диспетчеризации сети. При включении ИЭ18 появляется напряжение в соответствующих силовых цепях. БУУСР13 делает вывод о включении ИЭ18 и формирует информационный сигнал, передаваемый им через соответствующие БУКЭДУ на включение КЭДУ5, КЭДУ4, КЭДУ23, отключение КЭДУ2, КЭДУ24 и снятие запрета на включение КЭДУ3. Питание ГП20, ГП22 переключается, таким образом, на основной источник электроснабжения ИЭ18. БУУСР13 формирует информацию о данной ситуации и передаёт её на БПД, которые передаёт данную информацию в систему диспетчеризации сети.
Если в момент отключения ИЭ18 выполнялся отсчёт одного из второй группы интервалов времени, БУУСР13 формирует информационные сигналы на отключение КЭДУ4, КЭДУ5, КЭДУ23 и одновременное с этим включение КЭДУ3, КЭДУ24 на запрет включения КЭДУ2 и подаёт его соответственно на БУКЭДУ11, БУКЭДУ12, БУКЭДУ10, БУКЭДУ9, БУКЭДУ26, БУКЭДУ27 которые осуществляют включение, отключение, запрет включения соответствующих КЭДУ. Таким образом, осуществляется выделение второй группы потребителей ГП21 и подключение её к резервному источнику электроснабжения РИЭ19 и одновременное с этим подключение к резервному источнику электроснабжения РИЭ19 ответственной группы потребителей ГП22. Резервное питание на ГП20 не подаётся.  БУУСР13 формирует информацию о данной ситуации и передаёт её на БПД, которые передаёт данную информацию в систему диспетчеризации сети. При включении ИЭ18 появляется напряжение в соответствующих силовых цепях. БУУСР13 делает вывод о включении ИЭ18 и формирует информационный сигнал, передаваемый им через соответствующие БУКЭДУ на включение КЭДУ4, КЭДУ5, КЭДУ23, отключение КЭДУ3, КЭДУ24 и снятие запрета на включение КЭДУ2. Питание ГП21, ГП22 переключается, таким образом, на основной источник электроснабжения ИЭ18. БУУСР13 формирует информацию о данной ситуации и передаёт её на БПД, которые передаёт данную информацию в систему диспетчеризации сети.
При коротких замыканиях, перегрузках в первой силовой сети, питающей ГП20 отключается АЗКА1, БУУСР13 формирует сигнал на его автоматическое повторное включение, если оно неуспешно, БУУСР13 формирует сигнал на запрет включения АЗКА1, формирует информацию о данной ситуации и передаёт её на БПД14, которые передаёт данную информацию в систему диспетчеризации сети.
При коротких замыканиях, перегрузках в третьей силовой сети, питающей ГП20 отключается АЗКА7, БУУСР13 формирует сигнал на его автоматическое повторное включение, если оно неуспешно, БУУСР13 формирует сигнал на запрет включения АЗКА7, формирует информацию о данной ситуации и передаёт её на БПД14, которые передаёт данную информацию в систему диспетчеризации сети.
При коротких замыканиях, перегрузках в пятой силовой сети, питающей ГП22 отключается АЗКА25, БУУСР13 формирует сигнал на его автоматическое повторное включение, если оно неуспешно, БУУСР13 формирует сигнал на запрет включения АЗКА25, формирует информацию о данной ситуации и передаёт её на БПД14, которые передаёт данную информацию в систему диспетчеризации сети.
При перенапряжениях в четвёртой, или второй силовой сети срабатывают, соответственно, ОПН16, или ОПН17, защищая устройство от перенапряжения.
Применение предлагаемого способа и устройства позволяет повысить надёжность электроснабжения потребителей при наличии дефицита мощности резервного источника электроснабжения для резервирования питания всех потребителей за счёт учёта сезонного характера технологических процессов потребителей и выделения ответственной группы потребителей.