Мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление шестью силовыми контактными группами, соединёнными по смешанной схеме
MULTI-CONTACT SWITCHING SYSTEM HAVING INDEPENDENT CONTROL OF SIX POWER CONTACT GROUPS CONNECTED IN A MIXED CIRCUIT

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к устройствам секционирования и резервирования линий электропередачи и предназначено для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных сетях трехфазного тока.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пункт секционирования для коммутации и защиты линий электропередачи, включающий в себя высоковольтный модуль и низковольтный блок управления и защиты, закрепленные на одной опоре, расположенные в отдельных корпусах и соединенные кабелем, высоковольтный модуль содержит на крышке и боковой стенке высоковольтные вводы для подключения к линии электропередачи, трансформаторы тока и вакуумный выключатель, а низковольтный блок управления и защиты содержит элементы управления вакуумным выключателем, устройства релейной или микропроцессорной защиты и автоматики и аккумуляторную батарею (патент РФ №52276, МПК Н 02 В 11/00, 2006).
Недостатком известного пункта секционирования для коммутации и защиты линий электропередачи является его ограниченная область применения и, соответственно, невозможность использования для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных сетях трехфазного тока, невозможность независимого управления шестью силовыми контактными группами, соединёнными по смешанной схеме, для осуществления секционирования и резервирования трех силовых сетей (участков линий электропередачи).
Задачей предлагаемого изобретения является повышение функциональных возможностей и области использования за счет применения для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных сетях трехфазного тока с возможностью независимого управления шестью силовыми контактными группами, часть которых конструктивно соединена по схеме треугольника, а другая часть установлена на выходах устройства, для осуществления секционирования и резервирования трех участков линии электропередачи.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности осуществления функций независимой коммутации трех силовых цепей, защиты присоединённых к разрабатываемому устройству участков линий электропередачи от аварийных режимов, учета электроэнергии и контроля качества электроэнергии, контроля в них напряжения и тока, осуществления их секционирования и резервирования. Это достигается за счёт независимого управления контактными группами мультиконтактной коммутационной системы и контроля режимов её работы и режимов сети, в которой она установлена. Также это позволяет уменьшить недоотпуск электроэнергии потребителям, сократить убытки энергоснабжающих организаций и, таким образом, повысить надежность и эффективность систем электроснабжения потребителей.
Вышеуказанный технический результат достигаются тем, что предлагаемая мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление шестью силовыми контактными группами, соединёнными по смешанной схеме, включающая в себя коммутационный элемент и блок управления и защиты, согласно изобретению, содержит шесть коммутационных элементов дистанционного управления, представляющих собой силовые контактные группы с независимым управлением, три коммутационных элемента ручного управления, шесть блоков управления коммутационными элементами дистанционного управления, блок приема и передачи данных, блок бесперебойного питания, блок управления мультиконтактной коммутационной системой, соединённые так, что три коммутационных элемента дистанционного управления соединены по схеме треугольник, три остальных коммутационных элемента дистанционного управления установлены каждый на одном из выходов соединения в треугольник, образованной первыми тремя коммутационными элементами дистанционного управления, установлены коммутационные элементы ручного управления по одному на выход, соединённые каждый с одним из коммутационных элементов дистанционного управления, установленным на соответствующем выходе схемы соединения в треугольник и с внешней силовой сетью, блоки управления коммутационными элементами дистанционного управления соединены каждый с соответствующим коммутационным элементом дистанционного управления и блоком управления мультиконтактной коммутационной системой, блок приёма и передачи данных соединён с блоком управления мультиконтактной коммутационной системой и блоком бесперебойного питания, блок управления мультиконтактной коммутационной системой соединён с каждым из коммутационных элементов дистанционного управления и контролирует их положение, соединён с каждым из блоков управления коммутационными элементами дистанционного управления и осуществляет передачу команд на них включения и отключения соответствующего коммутационного элемента дистанционного управления, соединён с силовыми цепями мультиконтактной системы между всеми коммутационными элементами дистанционного и ручного управления и контролирует ток и напряжения в данных силовых цепях, осуществляет учёт потребления электроэнергии в данных цепях и контроль качества электроэнергии в них, соединён с блоком передачи данных и осуществляет передачу в него данных о работе мультиконтактной коммутационной системе и получает с него команды управления коммутационными элементами дистанционного управления, соединён с блоком бесперебойного питания для получения питания при отключении напряжения во всех силовых цепях, блок бесперебойного питания соединён с блоком управления мультиконтактной коммутационной системой и блоком приёма и передачи данных для обеспечения их питания.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема мультиконтактной коммутационной системы, имеющей независимое управление шестью силовыми контактными группами, соединёнными по схеме треугольника.
Мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление шестью силовыми контактными группами, соединёнными по смешанной схеме содержит первый выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 1), первый коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 2), второй коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 3), третий коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 4), четвертый коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 5), пятый коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 6), шестой коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 7), второй выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 8), третий выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 9), блок управления первым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 10), блок управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 11), блок управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 12), блок управления четвертым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 13), блок управления пятым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 14), блок управления шестым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 15), блок управления мультиконтактной коммутационной системой (БУМКС 16), блок приема и передачи данных (БПД 17), блок бесперебойного питания (ББП 18).
КЭДУ 5, КЭДУ 6, КЭДУ 7 соединены по схеме треугольник.  КЭДУ 2, КЭДУ 3, КЭДУ 4 установлены каждый на одном из выходов соединения в треугольник, образованного  КЭДУ 5, КЭДУ 6, КЭДУ 7. ВыКЭРУ 1, ВыКЭРУ 8, ВыКЭРУ 9 установлены по одному на выходах между, соответственно КЭДУ 2, КЭДУ 3, КЭДУ 4 и внешней силовой сетью. БУКЭДУ 10, БУКЭДУ 11, БУКЭДУ 12, БУКЭДУ 13, БУКЭДУ 14, БУКЭДУ 15 соединены, соответственно  с  КЭДУ 2, КЭДУ 3, КЭДУ 4,  КЭДУ 5, КЭДУ 6, КЭДУ 7 и каждый с БУМКС 16.  БПД 17 соединён с БУМКС 16 и с ББП 18.  БУМКС 16 соединён с КЭДУ 2, с КЭДУ 3, с КЭДУ 4,  с КЭДУ 5, с КЭДУ 6, с КЭДУ 7, с ВыКЭРУ 1, с ВыКЭРУ 8, с ВыКЭРУ 9, соединён с БУКЭДУ 10, с БУКЭДУ 11, с БУКЭДУ 12, с БУКЭДУ 13, с БУКЭДУ 14, с БУКЭДУ 15, соединён с силовыми цепями мультиконтактной системы между всеми коммутационными элементами дистанционного и ручного управления, соединён с БПД 17, соединён с ББП 18.  ББП 18 соединён с БУМКС 16 и с БПД 17.
Устройство работает следующим образом.
Подача напряжения на силовые цепи мультиконтактной коммутационной системы осуществляется с помощью выводных коммутационных элементов ручного управления (ВыКЭРУ 1, ВыКЭРУ 8, ВыКЭРУ 9), установленных на выводах устройства. В нормальном режиме все выводные коммутационные элементы ручного управления включены. Их отключение и включение производится вручную. Блок управления мультиконтактной коммутационной системой (БУМКС 16) контролирует ток, напряжение в каждой из силовых цепей устройства и во внешних силовых сетях, к которым подключено устройство и осуществляет независимое управление каждым коммутационным элементом дистанционного управления (КЭДУ 2, КЭДУ 3, КЭДУ 4, КЭДУ 5, КЭДУ 6, КЭДУ 7) с помощью команд включения и отключения, передаваемых им на соответствующие блоки управления первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым коммутационными элементами дистанционного управления (БУКЭДУ 10, БУКЭДУ 11, БУКЭДУ 12, БУКЭДУ 13, БУКЭДУ 14, БУКЭДУ 15). Команды управления могут поступать на БУМКС 16 дистанционно с помощью блока приёма и передачи данных БПД 17 или с помощью команд, вводимых на месте. Также команды могут формироваться автоматически при получении БУМКС 16 информации о изменении тока и напряжения в контролируемых им силовых цепях, например, при коротком замыкании или исчезновении напряжения в одной из цепей внутри устройства или во внешней сети. Эти команды формируются в соответствии с заложенными в БУМКС 16 алгоритмами работы. Также БУМКС 16 производит технический учёт потребления электроэнергии в каждой силовой цепи, контролирует качество электроэнергии в данных силовых цепях. Блок приёма и передачи данных БПД 17 осуществляет приём команд управления, поступающих дистанционно тем или иным способом, например через каналы связи, через силовую сеть), передаёт эти команды на БУМКС 16. Также БПД 17 выполняет функцию передачи данных от БУМКС 16 о режимах работы, состоянии коммутационных элементов МКС, потреблённой электроэнергии и другую предусмотренную алгоритмами работы БУМКС 16 и БПД 17 информацию. Блок бесперебойного питания ББП 18 осуществляет питание БУМКС 16 и БПД 17 как от силовых сетей, так и от содержащегося в нём независимого источника питания, например, аккумулятора, конденсатора или другого источника.
Силовые контактные группы (коммутационные элементы дистанционного управления) МКС могут принимать включенное и отключенное положение в зависимости от поступивших команд, благодаря чему формируются следующие состояния МКС, показанные в таблице состояний (Формирование таблицы состояний МКС производится следующим образом. Состояние контактных групп маркируется как 0-разомкнуто (отключено), 1 - замкнуто (включено). В зависимости от состояния контактных групп формируется буквенный и двоичный код состояния МКС, так же указываются соединения между выводами МКС, точками соединения контактов).
Таблица состояний контактных групп мультиконтактной коммутационной системы, имеющей независимое управление шестью силовыми контактными группами, соединёнными по смешанной схеме
Код ситуации
№ контакта
Примечание (соединение выводов)
КЭДУ2
КЭДУ3
КЭДУ4
КЭДУ5
КЭДУ6
КЭДУ7
А
0
0
0
0
0
0
Нет
В
1
0
0
0
0
0
B1-V1
С
1
1
0
0
0
0
B1-V1, B2-V2
Д
1
1
1
0
0
0
B1-V1, B2-V2, B3-V3
Е
1
1
1
1
0
0
В1-V1-V2-В2, B3-V3
F
1
1
1
0
1
0
В2-V2-V3-В3, B1-V1
G
1
1
1
0
0
1
В1-V1-V3-В3, B2-V2
H
1
1
1
1
1
0
В1-V1-V2-В2-V2-V3-В3
I
1
1
1
1
0
1
В2-V2-V1-В1-V1-V3-В3
J
1
1
1
0
1
1
В2-V2-V3-В3-V3-V1-В1
К
1
1
0
1
1
1
В1-V1-V2-В2-V2-V3-V1-B1
L
1
0
1
1
1
1
В1-V1-V3-В3-V3-V2-V1-B1
М
0
1
1
1
1
1
В2-V2-V3-В3-V3-V1-V2-B2
N
0
0
1
1
1
1
B3-V3-V1-V2
О
1
0
0
1
1
1
B1-V1-V2-V3
Р
0
1
0
1
1
1
B2-V2-V3-V1
Q
0
0
0
1
1
1
V1-V2-V3
R
1
1
1
1
1
1
В1-V1-V2-В2-V2-V3-В3-V3-V1-B1
S
1
1
0
1
0
0
B1-V1-V2-B2
T
1
0
1
0
0
1
B1-V1-V3-B3
U
0
1
1
0
1
0
B2-V2-V3-B3
Предлагаемое устройство позволяет осуществить коммутацию и защиту линий электропередачи, учет электроэнергии, контроль качества 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 путём включения соответствующих силовых контактных групп. Также устройство позволяет секционировать электрическую сеть посредством её деления на участки путём отключения соответствующих КЭДУ при повреждениях в силовых сетях, подключенных к мультиконтактной коммутационной системе. 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.