СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ НАГРУЗОК В СЕТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
METHOD FOR AUTOMATIC DIAGNOSTICS OF LOADS IN POWER SUPPLY NETWORK

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к способу автоматического определения неисправных светильников с указанием конкретного места их расположения в линиях наружного освещения.
Изобретение может быть использовано для создания эффективных систем управления наружным освещением городов, городских и сельских поселений, участков автодорог, железнодорожных путей, территорий предприятий, с возможностями снижения эксплуатационных расходов за счет автоматической локализации неисправных светильников.
Задача определения неисправных нагрузок, распределенных по линии электроснабжения, является актуальной. В частности в системах наружного освещения, для определения неисправных ламп, линия включается под напряжение, высылается бригада обслуживания, которая путем визуального осмотра, проезжая вдоль линии, выявляет неисправные лампы. Этот процесс занимает длительное время, приводит к перерасходу электроэнергии, увеличению затрат на эксплуатацию, требует содержания дополнительного персонала и техники.
Цель данного изобретения - способ автоматического выявления неисправных нагрузок с указанием конкретного места неисправности, с возможностью передачи сведений в центральную диспетчерскую для дальнейшего планирования маршрута выезда аварийных бригад и устранения неисправностей.
Ближайшим аналогом является способ автоматического выявления неисправных нагрузок, распределенных вдоль линии электроснабжения RU 2390106 от 02.09.2008 г., МПК (20060101) H05B 37/03, G01R 31/08, заключающийся в том, что в начале линии размещается центр локального управления, как минимум состоящий из микропроцессорного блока, устройства связи с диспетчерской, электросетевого передатчика команд и датчика мгновенной мощности, потребляемой линией, команды управления посылаются по линии электроснабжения передатчиком, каждая команда, как минимум, состоит из полей адреса приемника и кода команды, список возможных кодов команд, как минимум, включает коды команд подключения и отключения нагрузки к линии электроснабжения, каждая нагрузка подключается к линии электроснабжения через выключатель, управляемый электросетевым приемником команд, каждый приемник команд имеет свой уникальный адрес, принимает из линии электроснабжения и выполняет только те команды, в которых указан его адрес, отличающийся тем, что для определения неисправной нагрузки сначала подают команды отключения всех нагрузок от линии электроснабжения, затем посылают команду включения отдельной нагрузки, измеряют с помощью датчика потребляемую линией мощность, если измеренная мощность не соответствует заранее заданной, данную нагрузку считают неисправной, адрес этой нагрузки передают с помощью устройства связи в диспетчерскую, затем посылают команду отключения этой нагрузки от линии электроснабжения, далее процесс повторяют последовательно для всех нагрузок линии.
Существенными признаками, совпадающими с заявляемым изобретением, являются: центр локального управления, размещаемый в начале линии, команды управления, состоящие из полей адреса приемника и кода команды, которые посылаются передатчиком, список возможных кодов команд, включающий коды команд подключения и отключения нагрузки к линии электроснабжения, а также то, что подключение каждой нагрузки к линии электроснабжения осуществляется через выключатель, управляемый электросетевым приемником команд, каждый приемник команд имеет свой уникальный адрес, принимает из линии электроснабжения и выполняет только те команды, в которых указан его адрес.
Недостатки способа RU 2390106.
1. Согласно способу RU 2390106 вначале все нагрузки в линии отключаются, затем поочередно включаются по одной. Поэтому при выявлении неисправных ламп в линии наружного освещения способ RU 2390106 применим только по окончании ночного цикла освещения, то есть в светлое время суток, что потребует дополнительного расхода электроэнергии.
2. При использовании дуговых газоразрядных ламп высокого давления, после передачи команды включения очередной лампы, требуется ждать, пока лампа прогреется (около 1-3 минут) перед измерением мощности, потребляемой линией, что также приведет к дополнительному расходу электроэнергии и увеличению времени диагностики (например, в линии из 100 ламп, диагностика будет длиться 5 часов).
Техническим результатом применения данного изобретения является сокращение времени и затрат электроэнергии в процессе диагностики.
В предлагаемом способе поставленную задачу решают следующим образом. Электрические нагрузки подключаются к линии электроснабжения по схеме, приведенной на фиг.1, где цифрами обозначены:
1 - центр управления нагрузками;
2 - микропроцессорный блок;
3 - датчик тока в линии;
4 - передатчик команд;
5 - электрические нагрузки;
6 - управляемый выключатель;
7 - приемник команд;
8 - линия электроснабжения;
9 - канал связи.
В начале линии электроснабжения 8 размещается центр локального управления 1, который, как минимум, состоит из микропроцессорного блока 2, датчика тока в линии 3, передатчика команд 4.
Электрические нагрузки 5 подключаются к линии электроснабжения 8 через управляемый выключатель 6, который управляется приемником команд 7.
Микропроцессорный блок 2 может считывать показания датчика тока 3, потребляемого линией электроснабжения, посылать команды управления в канал связи 9 с помощью передатчика команд 4.
Управляемый выключатель 6 может подключить нагрузку 5 к линии электроснабжения или отключить ее, в зависимости от управляющего сигнала, поступающего от приемника команд 7.
Каждый приемник команд 7 имеет свой уникальный адрес, а также один или несколько групповых адресов, принимает команды из канала связи 9, если команда была направлена в один из его адресов, выполняет ее, иначе игнорирует.
Каждая команда управления, как минимум, состоит из полей адреса приемника и кода команды. Для обеспечения заявляемого способа необходимо, как минимум, наличие двух кодов команд: отключения нагрузки от линии электроснабжения и подключения нагрузки к линии электроснабжения.
Таким образом, микропроцессорный блок 2, посылая команды, может включить или выключить любую из нагрузок 5, распределенных по линии электроснабжения 8.
Для определения неисправных нагрузок поступают следующим образом.
Микропроцессорный блок сначала подает команды подключения всех нагрузок 5 к линии электроснабжения 8, в частности это может быть одна команда с групповым адресом, который одинаков у всех нагрузок.
Затем микропроцессорный блок измеряет с помощью датчика 3 значение тока, потребляемого линией, после чего подает команду отключения одной из нагрузок 5 и вновь измеряет с помощью датчика 3 значение тока, потребляемого линией. Если ток в линии уменьшился на заданную величину, то нагрузку считают исправной, иначе адрес нагрузки записывается микропроцессором в список неисправных нагрузок. Далее процесс повторяют для следующей нагрузки до тех пор, пока все нагрузки в линии не будут проверены.
В результате в микропроцессорном блоке сформируется список неисправных нагрузок. Так как каждый адрес можно связать с фактическим территориальным размещением приемника вдоль линии электроснабжения, список адресов неисправных нагрузок, локализует конкретные места установки.
Величину порога уменьшения тока выбирают из расчета, чтобы она была меньше минимального тока потребляемого одной нагрузкой, но достаточной для ее надежной регистрации применяемым датчиком тока.
В линиях уличного освещения процесс диагностики неисправных светильников удобнее проводить утром, выключая светильники по одному. Так как для выключения лампы затрачивается значительно меньшее время, чем требуемое на ее включение и прогрев, (например, для газоразрядных ламп время прогрева достигает 5 минут), общее время диагностики значительно сократиться, по сравнению с ближайшим аналогом. При этом существенно сократиться и расход электроэнергии, затраченной на диагностику, что и требуется для достижения технического результата.
Если после некоторой исправной нагрузки все нагрузки, расположенные далее в линии, определяются как неисправные, делают вывод об обрыве линии электроснабжения на участке между последней исправной нагрузкой и первой неисправной.
При диагностике светильников в линиях наружного освещения необходимо учитывать следующие особенности. Включенный источник света (газоразрядный или светодиодный) как правило, является активной нагрузкой (коэффициент мощности 0,98 и более), но в выключенном состоянии, в каждом светильнике, к линии электроснабжения остается подключённым блок питания (например, электронный пускорегулирующий аппарат для газоразрядной лампы или драйвер для светодиодного светильника), который, как правило, является реактивной нагрузкой. Поэтому, при большем числе отключенных светильников (такая ситуация возникает при диагностике последних светильников), активная составляющая вектора полного тока в линии может оказаться меньше, чем реактивная. Это приводит к тому, что при поочередном выключении последних нагрузок в линии освещения, величина, на которую уменьшается полный ток, может оказаться достаточно малой (менее заданного порога) и возникнут ошибки при диагностике. Для исключения данного явления, нагрузки в линии делят на две группы, общая потребляемая мощность которых приблизительно равна. Диагностику первой группы нагрузок проводят при включенных нагрузках второй группы, а диагностику нагрузок второй группы - при включенных нагрузках первой. Такой способ обеспечит необходимое превышение активной составляющей полного тока даже при выключении последних нагрузок в группе, что в свою очередь существенно повысит надежность диагностики.
Для реализации способа используются следующие промышленные или заказные изделия.
В качестве микропроцессорного блока можно использовать любой из серийно выпускаемых современных микропроцессоров, подходящий по техническим параметрам.
Для передачи команд приемникам, можно использовать любой из известных и приемлемых каналов связи, в том числе радиоканалы, дополнительные проложенные проводные каналы, передачу информации по электросети и т.д.
В качестве передатчиков и приемников можно использовать любые модемы, выпускаемые промышленностью, в том числе электросетевые, проводные или радиомодемы.
Для измерения тока линии можно использовать любые датчики, выпускаемые промышленностью, в том числе трансформаторы, шунты, датчики и т. д.
В качестве управляемого выключателя можно использовать электронный ключ, реле, контактор, либо другое коммутирующее устройство с подходящими параметрами, выпускаемое промышленностью.
В качестве электрических нагрузок могут выступать светильники наружного освещения (светодиодные, с лампами накаливания, с газоразрядными лампами), а также другие бытовые или промышленные потребители, для которых возможен описанный выше режим работы с дистанционным управлением.
Выявление неисправных нагрузок и обрывов линии происходит в автоматическом режиме, дистанционно, список выявленных неисправностей можно передавать в обслуживающую организацию для последующего принятия мер по их устранению.
Таким образом, достигнут технический результат, на который направлено данное изобретение - сокращение времени и затрат электроэнергии в процессе диагностики при достаточно высокой надежности.