МОДУЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ
TELECONTROL MODULAR EQUIPMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к архитектуре электронного оборудования, позволяющей оптимальным образом адаптироваться к сети, в которой упомянутое оборудование реализовано. В частности, электронное оборудование согласно изобретению адаптировано для текущего контроля сети низкого напряжения.
Предшествующий уровень техники
Электрические сети 1 обычно проектируются с многоуровневой архитектурой, где первая сеть предназначена для транспортировки и распределения сверхвысокого и высокого напряжений от электростанций на большие расстояния. За ней следует распределительная сеть 3 высокого (HVA) или среднего (MV) напряжения для транспортировки энергии в меньшем масштабе клиентам сетей 4 промышленного типа или низкого напряжения (LV), которые снабжают энергией клиентов с низкими энергетическими потребностями (смотри также фиг. 1А).
На уровне 3 распределительной сети (обычно с напряжением от 1 до 35 кВ, и, в частности, от 15 до 20 кВ во Франции) распределительная HVA аппаратура 5 обычно может управляться дистанционно из удаленных станций 6; обычно это трансформаторные (MV/LV) подстанции. Так компания Electricite de France (EdF) использует интерфейсы 10 дистанционного управления разъединителями (или ITI) для управления разъединителями 5 в количестве до восьми единиц посредством использования сети аналоговой радиосвязи (GPRS (Пакетная радиосвязь общего пользования)) или сети цифровой радиосвязи, коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN), выделенной телефонной линии (или арендованной линии (LS)) или компьютерных сетей других типов.
Интерфейс ITI 10, получающий питание непосредственно от LV сети 4 переменного тока, позволяет осуществлять связь с сетевой станцией 6 управления, манипулировать электрическими управляющими органами разъединителей 5, позволяет обнаруживать отказы в сети (HVA), автоматически размыкают разъединитель 5 после обнаружения отказавшей питающей линии, выполняет автоматическое переключение источников питания, записывает предпринятые манипуляции и сигнализирует о событиях с фиксированием времени. Кроме того, интерфейс ITI 10 должен обеспечить выполнение этих так называемых «основных» функций в случае потери электропитания переменного тока; с этой целью ITI 10 содержит автономный источник питания, который принимает на себя функцию обычного внешнего источника питания переменного тока.
В более общем случае это оборудование 10 так называемого «телеуправления», или FRTU (терминал для дистанционного автоматического управления питающими линиями) устанавливается на MV/LV подстанциях 6 и обеспечивает выполнение функций измерения, связи и управления, будучи связанным с датчиками 7 на нижнем уровне и с диспетчером 8 дистанционного управления типа SCADA (диспетчерское управление и сбор данных).
Спецификации обуславливают составляющие элементы оборудования телеуправления, которые могут изменяться весьма значительно в зависимости от окружающей среды (воздушные сети/подземные сети), плотности сети (количество питающих линий, подлежащих текущему контролю), ее системы заземления, коммуникационных возможностей (радиосвязь, GSM и т.д.), конкретных характеристик датчиков или ограничений на занимаемую площадь, не считая местных нормативных требований. Таким образом, появилась потребность иметь модульное техническое решение, открывающее возможность создания оборудования 10 телеуправления, наилучшим образом удовлетворяющего потребностям клиента, что среди прочего, облегчает техническое управление и логистику, не исключая возможную адаптацию. Кроме того, возникает потребность облегчить выполнение соединений между модулями предложенного технического решения.
Кроме того, введение децентрализованных средств производства электроэнергии с фотоэлектрическими панелями, ветроэлектростанций и электростанций малой мощности в LV сети 4 и MV сети 3 значительно увеличивает их сложность из-за использования двунаправленного и не постоянного распределения энергии, параметрическими флуктуациями которого необходимо управлять. В частности, вдобавок к функциям обнаружения отказов и управления MV сети 3, желательно расширить функциональные возможности FRTU 10, включив в них управление программой для среднего напряжения сети 3 и управление LV сетью 4.
Сущность изобретения
Изобретение относится к комплекту оборудования телеуправления для MV/LV подстанции, содержащему первое средство для его питания от LV сети и от вспомогательного источника типа батареи, средство для текущего контроля MV сети и средство для текущего контроля LV сети, а также второе средство для передачи информации текущего контроля вовне.
Средство для текущего контроля LV сети может содержать электронные средства, дающие возможность измерять ток, напряжение, энергию и/или мощность сети низкого напряжения, указывать на переходную неисправность, осуществлять текущий контроль балансировки нагрузок и/или измерять частоту в LV сети, осуществлять текущий контроль трансформатора подстанции; причем средство для текущего контроля LV сети связано с подходящими датчиками, а именно с датчиками напряжения и/или тока, расположенными на линиях LV сети. Предпочтительно, чтобы средства текущего контроля LV сети были связаны с набором из трех датчиков тока, которые могут быть размещены на линии сети низкого напряжения, предпочтительно с несколькими подобными наборами; при этом упомянутые датчики являются самопитающимися и способны осуществлять беспроводную связь. Предпочтительно, чтобы электронные средства средств текущего контроля были тогда выполнены с возможностью синхронизации измерений, выполняемых упомянутыми наборами датчиков таким образом, чтобы четвертые средства были способны осуществлять текущий контроль нескольких линий LV сети.
Подача питания для различных средств комплекта оборудования телеуправления предпочтительно выполняется посредством последовательного соединения с первыми средствами, связанными, в частности, со вторыми средствами, которые далее связаны последовательно со средствами текущего контроля. Аналогичным образом обеспечивается связь вторыми средствами, которые связаны с первыми средствами подачи питания и, предпочтительно посредством последовательного соединения, со средствами текущего контроля. Вторые коммуникационные средства предпочтительно содержат электронный коммуникационный узел для внутренней связи и нисходящей связи с комплектом оборудования телеуправления и по меньшей мере с одной коммуникационной кассетой, предназначенной для трансляции информации с целью ее передачи в центр управления, причем упомянутая кассета является съемной и взаимозаменяемой согласно центру управления.
Предпочтительно, чтобы комплект оборудования телеуправления был выполнен в модульном виде с первыми средствами, вторыми средствами, средствами текущего контроля LV сети и/или средствами текущего контроля MV сети в виде независимых корпусов, вмещающих функциональные электронные средства, которые предпочтительно способны к обновлению соответствующими средствами, причем упомянутые корпуса содержат выступ или колпачок с человеко-машинным интерфейсом, предоставляющим возможность индикации основных функций рассматриваемого модуля. В частности, средства текущего контроля MV сети могут быть выполнены в виде множества подобных корпусов, управляющих каждый одной линией. Предпочтительно, чтобы средства текущего контроля и коммуникационные средства имели возможность установки бок о бок в линию на DIN-рейке с подобным профилем и постоянным шагом, причем упомянутая рейка предпочтительно размещена на передней поверхности корпуса модуля электропитания, так что источник питания служит в качестве опоры для модулей упомянутого комплекта оборудования.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и признаки изобретения станут более очевидными из последующего описания конкретных вариантов его осуществления, приведенных в иллюстративных целях, но не в качестве ограничения, которые представлены на прилагаемых чертежах.
Фиг. 1А и 1В - схематическое представление оборудования телеуправления согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения и его места в электрической сети;
Фиг. 2А и 2В - соединительная перемычка;
фигуры 3А, 3В и 3С - различные элементы для энергоблока комплекта оборудования телеуправления согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения;
фиг. 4 - общий вид корпуса модуля оборудования телеуправления согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения;
фиг. 5А и 5В - коммуникационный модуль оборудования телеуправления согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения;
фиг. 6 и 7 - модули текущего контроля для MV и LV сети для комплекта оборудования телеуправления согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения;
фиг. 8 - схематическое представление комплекта оборудования, установленного на MV/LV подстанции, подлежащей текущему контролю, согласно одному варианту осуществления изобретения.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Для упрощения описания различные элементы будут описаны применительно к месту использования комплекта 10 оборудования, смонтированного в шкафу 20 на MV/LV подстанции 6 на вертикальной стене. Однако очевидно, что термины, относящиеся к позиционированию, такие как «горизонтальный», «боковой», «нижний», никоим образом не являются ограничениями в отношении объекта изобретения. Кроме того, геометрические термины, такие как «ортогональный» и т.п., следует понимать, как принятые механические термины; другими словами, допускается отклонение от строго математического определения; например, термин «прямоугольник» согласно изобретению может относиться к скругленному прямоугольнику и иметь сглаженные углы, слегка отличающиеся от 90°.
Как показано на фиг. 1А, комплект 10 оборудования телеуправления содержит первый модуль 100, предназначенный для подачи питания, второй модуль 200, служащий в качестве коммуникационного интерфейса, и по меньшей мере один третий модуль 300, предназначенный для текущего контроля или управления (подачи команд) сетью 3 среднего напряжения (MV). Кроме того, комплект 10 оборудования может содержать по меньшей мере один четвертый модуль 400, предназначенный для текущего контроля сети 4 низкого напряжения (LV) с использованием одного и того же коммуникационного модуля 200 в качестве модуля (модулей) 300 текущего контроля MV сети. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения каждый модуль 100, 200, 300, 400 сформирован в отдельном корпусе, вмещающем в себя функциональные элементы, и, следовательно, может быть отделен от других модулей, например, с целью замены; при этом модули 100, 200, 300, 400 связаны вместе соответствующими средствами, обеспечивающими связь и подачу питания.
Как также показано на фиг. 1В, комплект 10 оборудования телеуправления обычно устанавливают в специальном шкафу, хотя возможны и другие альтернативные варианты. Шкаф 20 частично стандартизован, особенно в отношении его размеров и элементов, которые он должен вместить, причем упомянутые элементы частично накладывают определенные относительные ограничения на изоляцию (смотри, например, патентную заявку Франции FR 1356645). В частности, шкаф 20 вмещает батарею 105, обычно на дне шкафа из соображений ее массы, плавкий предохранитель 22, блок 24 радиосвязи и комплект 10 оборудования телеуправления.
Комплект 10 оборудования телеуправления предпочтительно размещается в верхней части шкафа 20 в один ряд, где коммуникационный модуль 200 и модули 300 и 400 текущего контроля установлены вплотную друг к другу. Предпочтительно, чтобы профили выровненных модулей были одинаковыми для формирования когерентной сборки, ширина которой идентична или кратна фиксированному шагу, с тем чтобы облегчить сборку, прокладку кабелей, выполнение соединений, а также облегчить доступ к отображаемой интерфейсами информации.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения коммуникационный модуль 200 расположен на одном конце сборки, например, для удобства соединения с внешней системой 8 управления, такой как станция SCADA. Поскольку коммуникационный модуль 200 должен быть функционально связан с другими модулями 100, 300, 400 терминала FRTU 10, и для упрощения упомянутых соединений предпочтительно использовать последовательное соединение или соединение типа «гирляндное подключение», при использовании которого передача информации для связи выполняется шаг за шлагом из коммуникационного модуля 200 через соответствующее средство 210, например, соединительную систему, предпочтительно типа RG45. Такое техническое решение дает дополнительное преимущество, заключающееся в возможности добавления/удаления модулей 300, 400 текущего контроля без каких-либо ограничений. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, в котором модули 300, 400 текущего контроля и модуль 200 связи установлены в один ряд, преимущество заключается в том, что соединительные выводы 205 каждого модуля 200, 300, 400 расположены на одинаковом расстоянии от края их корпуса, так что расстояние, разделяющее их, постоянно и равно, например, 26 мм. Таким образом, можно обеспечить подходящее соединительное средство 210, два разъема 212 которого связаны медным проводником оптимальной длины, что обеспечивает хороший внешний вид без висящих кабелей.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2, соединительная система 210 для гирляндного соединения является жесткой, выполненной в виде перемычек. Таким образом, два разъема 212 связаны U-образной базой 214, содержащей, в частности, армированный пучок 216 кабельных жил, а именно из 8 жил, если разъемы 212 относятся к типу RJ45. Для минимизации размера соединительной системы 210 радиус изгиба кабеля 216 увеличен, и на конце каждого разъема 212 смонтированы коллекторы 218, препятствующие налеганию упомянутого кабеля 216 на край разъема.
Как здесь показано, соединение Ethernet типа RJ45 является наиболее подходящим для передачи информации в модульном комплекте 10 оборудования телеуправления. Однако попытка минимизации длины кабеля 216 создает трудности при работе со штыревыми портами 212 Ethernet, которые содержат защелку 220 и штырь 222, вдвигаемый после извлечения. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения два разъема 212 размещены параллельно друг другу, со штырем 222 на той же стороне соединительной системы 210, а нажимная кнопка 224 смонтирована для одновременного активирования двух штырей 222. Нажимная кнопка 224 предпочтительно приводится в движение поворотом вокруг оси, которая сформирована как единое целое с нажимной кнопкой 224, благодаря выдвижению пластины с двумя круглыми выступами 226. Нажимная кнопка 224 взаимодействует с деталью 228, полученной посредством многослойного литья U-образной части.
В действительности, сборка, образованная концом разъемов 212, кабелем 216 и коллекторами 218 представляет собой изделие, полученное многослойным литьем пластмассы, причем деталь 228 снабжена двумя глазками 230 (которые появляются или скрыты) для размещения круглых выступов 226 нажимной кнопки 224. При отсутствии каких-либо механических напряжений нажимная кнопка 224 сопряжена со штырями 222 портов 212 Ethernet, не оказывая на них давления; предпочтительно, чтобы часть нажимной кнопки 224 оставалась на поверхности 232, сформированной в процессе многослойного литья, причем деталь 228, полученная путем многослойного литья, образует проем 234 под другой частью нажимной кнопки 224, находящейся по другую сторону оси 226. Нажатие на кнопку 224 со стороны проема 234 приводит к повороту вокруг оси 226, так что упомянутая часть нажимной кнопки 224, сопряженная со штырями 222, одновременно и с одинаковым усилием нажимает на оба штыря 222, освобождая механические защелки 220 разъемов RJ45, чтобы вставить или извлечь навесную перемычку 210 из соседних модулей, между которыми она обеспечивала связь. Таким образом, вся операция выполняется за один шаг и только одной рукой.
Предпочтительно, чтобы часть 228, полученная посредством многослойного литья, соединительной системы 210 содержала средство для обеспечения частичной гибкости, а именно сильфоны 236. Такая гибкость дает возможность, например, легко вставить круглые выступы 226 в глазки 230 при монтаже навесной перемычки 210 и дает возможность отрегулировать разъемы 212 после их вставки в контактные гнезда 205 модулей для получения небольшого смещения уровня или интервалов между модулями 200, 300, 400, установленными в ряд.
Соединительная система 210 обеспечивает основное преимущество, заключающееся в легкости реализации подсоединения/отсоединения модулей друг с другом/друг от друга благодаря одновременному воздействию на оба соединительных штыря 222. Кроме того, данная конфигурация дает возможность ограничить занимаемую площадь комплекта благодаря соединению между модулями 200, 300, 400 при хорошей видимости произошедшего соединения. Однако очевидно, что для «гирляндного соединения» FRTU 10 можно использовать соединения других типов.
Кроме того, каждый из модулей (модуль 300 и 400 текущего контроля и коммуникационный модуль 200) связан с модулем 100 электропитания для подачи энергии. Модуль 100 электропитания комплекта 10 оборудования телеуправления может быть приспособлен, чтобы служить в качестве энергоблока, предназначенного для управления и подачи команд на всю подстанцию 6, включая электропривод разъединителей MV 5 и LV 9. Для любого комплекта оборудования телеуправления энергоблок 100 спроектирован на получение питания от LV сети 4 и от батареи 105, причем этот блок способен осуществлять текущий контроль (уровня заряда, температуры и т.д.) в частности, при отказе основной сети, одновременно подавая питание на нескольких уровнях напряжения, чтобы обеспечить питание для выполнения различных функций FRTU 10 (связь, измерения, управляющие воздействия на разъединители 5 с электроприводом) и т.д.; причем электронные средства, предпочтительно в виде печатных плат, образуют соответствующую функциональную часть энергоблока 100.
При заданных ограничениях на объем и массу упомянутого энергоблока 100, в частности, для высокого уровня мощности, ограничивающего возможности минимизации размеров трансформаторов, радиаторов и т.д., одной из проблем, которую необходимо решить, является добавление в предписанный ограниченный объем шкафов 20 аппаратуры, необходимой для телеуправления. Согласно изобретению было реализовано техническое решение, отличное от известных альтернативных решений (независимый твердотельный блок питания, плата управления, связанная с корпусом батареи, или маломощный модуль, дополнительно устанавливаемый на DIN-рейки, как в iRIO диапазоне), чтобы не выйти за пределы механических (максимальные размеры корпуса FRTU 10), температурных (перегрев) и электромагнитных (сосуществование электронных сигналов разных уровней и на разных частотах) ограничений при добавлении отдельных модулей в предложенное модульное техническое решение 10.
2
Таким образом, схематически представленный на фиг. 1В модуль 100 электропитания согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения предназначен для того, чтобы служить опорной частью при размещении в один ряд коммуникационного модуля 200 и модулей 300, 400 текущего контроля; причем модуль 100 электропитания является плоским и размещен параллельно настенному держателю, например, закреплен с помощью одной или нескольких DIN-реек, а его корпус 110 содержит на передней поверхности средство, предназначенное для поддержки других модулей 200, 300, 400 комплекта 10 оборудования телеуправления. В частности, модуль 100 электропитания имеет толщину, мене 85 мм, например, 70-74 мм + 7 мм фиксирующей рейки при занимаемой площади стенки, составляющей менее 200 мм × 300 мм, например, 190×270 (±1) мм. Таким образом, минимизируются потери пространства, снижаются механические ограничения на поддержание энергоблока 100, облегчается распределение напряжения различных уровней, значение которых не ограничено.
Кроме того, чтобы гарантировать хорошую наглядность человеко-машинного интерфейса и доступность к другим соединительным системам, энергоблок 100 содержит функциональный выступ 112 интерфейса, расположенный, например, у нижней части корпуса 110. Для расширения модульности и сокращения соединений электропитание модулей 200, 300, 400 терминала FRTU 10 также обеспечивается шаг за шагом посредством гирляндного соединения по аналогии с передачей информации между упомянутыми модулями; причем только один из этих модулей, предпочтительно коммуникационный головной модуль 200 получает питание через соединение на функциональном выступе 112, а другие модули через соединительную систему, которая может быть связана с системой передачи данных или, что предпочтительно, может быть отделена от нее с использованием выделенных кабелей 240 питания, возможно в виде перемычек, если выводы 245 питания удовлетворяют пространственному критерию по аналогии с выводами 205 для передачи.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 3, модуль 100 электропитания содержит корпус 110 из двух частей вдобавок к функциональному выступу 112 с основной корпусной частью 114 фактически в форме прямоугольного параллелепипеда. Корпус содержит основание 116, преимущественно в виде загнутой стальной пластины, образующей боковые стенки 118 основной корпусной части 114, и заднюю поверхность 120 модуля 100. Упомянутая задняя поверхность 120 предназначена для крепления на вертикальной стенке, например, шкафа 20 и преимущественно содержит штампованные части 122, дающие возможность сцепления с DIN-рейкой 124, предпочтительно с двумя горизонтальными DIN-рейками на настенном держателе; выступы 126 также сформированы для прижатия к упомянутым рейкам 124, что позволяет позиционировать модуль параллельно стенке, и/или отверстия 128 приспособлены для размещения запорного средства 130 по меньшей мере на одной из DIN-реек 124.
Корпус 110 закрыт первым кожухом 132, а именно загнутой стальной пластиной, образующей переднюю поверхность 134, на которой размещаются другие модули 200, 300, 400, и верхнюю и нижнюю поверхности 136 основной корпусной части 114. Как верхняя, так и нижняя поверхности 136 снабжены вентиляционными прорезями 138, которые оптимизируют естественную конвекцию и охлаждение компонент источника питания, находящихся в корпусе 110; причем передняя поверхность 134 снабжена средством для крепления других модулей 200, 300, 400 комплекта 100 оборудования, предпочтительно DIN-рейкой 140.
Корпус 110 на уровне функционального выступа 112 интерфейса закрыт вторым кожухом 142, в котором предусмотрены отверстия 144, необходимые для монтажа разъемов и дисплейных элементов человеко-машинного интерфейса; при данной конфигурации очевидно, что нижняя поверхность первого кожуха 132 уже верхней поверхности. Второй кожух 142 предпочтительно выполнен из изолирующего материала или пластмассы, что гарантирует изоляцию на уровне разъема.
В корпусе 110 размещено средство для передачи энергии, полученной модулем 100, в виде печатной платы, которая изолирована от металлического кожуха 132 соответствующим средством, а именно нижним изолятором 146, облицовывающим три стенки корпуса 110, и промежуточным изолятором 148, увеличивающими изоляционные расстояния, причем эти изоляторы предпочтительно выполняются из пластмассы. Средства, необходимые для обеспечения функционирования энергоблока 100, предпочтительно выполняются в виде единой печатной платы 150, которую размещают параллельно нижней части основания 120 комплекта 10 оборудования телеуправления, при этом все функциональные элементы размещают на одной и той же поверхности упомянутой платы 150, что ослабляет механические и производственные ограничения; причем размещение электронных компонент на единой плате кроме того позволяет упростить процесс согласования координат компонент и схему их размещения.
На плате 150 размещены различные средства, необходимые для обеспечения функционирования модуля 100 электропитания, а также элементы, обеспечивающие предпочтительные функции, а именно функции управления параметрами. В частности, плата 150 содержит низковольтный развязывающий трансформатор, схему выпрямления и преобразования для обеспечения напряжения 12В постоянного тока из напряжения 220В переменного тока, и схему для заряда батареи 105. Кроме того, если это требуется, плата 150 содержит схемы для измерения и управления входными и выходными токами и напряжениями. Предпочтительно, чтобы плата 150 также содержала контролирующий микропроцессор и зарядную схему, дающую возможность подавать разный ток, а именно на MV разъединители 5, а также средство, подходящее для текущего контроля батареи, радиаторов и других элементов охлаждения.
Упомянутые элементы на уровне кожуха 142 интерфейса дополнены следующими средствами:
средством 170 для соединения с LV источником питания, а именно однофазным;
средством 172 для соединения с батареей 105;
соединительным средством 245 для распределения питания, а именно 12В, интеллектуальным электронным устройствам (IED); здесь это другие модули комплекта оборудования телеуправления и, в частности, коммуникационный модуль 200;
соединительным средством 174 для питания, а именно 12В, стандартизованного коммуникационного оборудования, такого как радиоблок 24;
соединительным средством для питания на другом уровне напряжения, а именно 24 или 48В, например, для электропривода MV разъединителей 5;
разъемами для датчиков, например, температурным зондом;
разъемами для входов/выходов;
специальным соединительным средством для тестирования батареи на внешней нагрузке;
средством адресации, например, кодирующим диском;
светоизлучающими диодами 176 для индикации состояния (батареи, соединения модуля с одним из разъемов и т.д.).
В частности, модуль электропитания содержит порт 180, выделенный для прямой связи с коммуникационным модулем 200, а именно разъем для линии Modbus, позволяющий, например, выполнить обновление процессоров текущего контроля и управления, в зависимости от того, включен ли модуль 100 электропитания в контур 210 связи, может быть обеспечен еще один коммуникационный терминал 205 типа RJ45.
Таким образом, модуль 100 электропитания служит в качестве механической опоры для устройств, выполняющих другие функции. Крепление на задней поверхности к двум параллельным DIN-рейкам 130, к одной посредством зацепления, а к другой защелкиванием, открывает возможность установки энергоблока 100 на этой опоре и снятия его с этой опоры без использования специального инструмента. Кроме того, наличие прорезей 138 в верхней и нижней частях кожуха 132 дает возможность осуществления естественной конвекции для энергоблока 100 без использования вентилятора, гарантирующей степень защиты IP2x. В зависимости от уровня изоляции, конкретного применения, предписанных ограничений, страны и т.д., задняя поверхность 120 модуля 100 электропитания может быть использована для эксплуатации комплекта оборудования в качестве рассеивателя тепла посредством использования теплостойкого герметика.
Компоновка коммуникационного модуля 200 и модулей 300, 400 текущего контроля на DIN-рейках 140 на передней поверхности и выступе 112 соединительной системы энергоблока 100 позволяет обеспечить упрощенные соединения, которые могут быть легко доступны и видны, путем концентрации всех соединительных систем в нижней части источника питания. Поскольку во всех случаях для модулей 200, 300, 400 требуется источник питания, тот факт, что упомянутые механические опоры облегчают их интеграцию путем определения общей архитектуры, в том числе, если вариант гирляндного соединения не поддерживается. Суперпозиция модулей 200, 300, 400 на источнике 100 питания в глубине шкафа дает возможность сэкономить пространство по сравнению с обычными техническими решениями, при использовании данной глубины, минимальная часть которой востребована и которая дает возможность сэкономить функциональный объем.
В частности, все модули 200, 300, 400 имеют аналогичный профиль по причине того, что разные известные электрические устройства монтируются на DIN-рейках. Однако очевидно, что модули 200, 300, 400 необходимо адаптировать таким образом, чтобы обеспечить возможность демонстрации человеко-машинного интерфейса и выполнять значительное количество соединений. В частности, как показано на фиг. 4, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения для увеличения площади поверхности соединения профиль корпусов 30 модулей 200, 300, 400 не имеет строго прямоугольную форму, а содержит наклонный участок.
В частности, общая форма 30 корпусов модулей 200, 300, 400 содержит боковую стенку 32 снабженную средством 34 для крепления на рейке, а именно на DIN-рейке 140 модуля 100 электропитания, переднюю стенку 36 напротив задней стенки 32, которая предназначена для отображения информации, а именно для человеко-машинного интерфейса 38 упомянутого модуля, и две аналогичные боковые стенки 40, скрепляемые вместе. Верхняя стенка 42 может быть размещена непосредственно под стенкой шкафа 20 (смотри фиг. 1B) предпочтительно горизонтально. Как было определено выше, предпочтительно, чтобы расстояние, разделяющее две боковые стенки 40 каждого корпуса 30, было кратно одной и той же величине, а именно придерживаться шага 45 мм; кроме того, для удовлетворения критерия занимаемой площади и с учетом толщины модуля 100 электропитания, которая добавляется к упомянутому расстоянию, предпочтительно, чтобы расстояние, разделяющее заднюю стенку 32 и переднюю стенку 36 составляло менее 140 мм; высота корпуса, соответствующая высоте задней стенки 32, предпочтительно должна составлять порядка 140 мм, что оставляет достаточный доступ к выступу 112 модуля 100 электропитания независимо от того, идет ли речь о соединениям или об отображении интерфейса, специфичного для упомянутого модуля 100.
Нижняя стенка 44 в большей степени предназначена для соединений. Чтобы увеличить ее площадь поверхности и облегчить выполнение упомянутых соединений, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения нижняя стенка 44 состоит из трех частей. Передняя часть, являющаяся фактически горизонтальной, снабжена соединительными выводами 205 для гирляндного соединения, предпочтительно расположенными на постоянном расстоянии от соответствующего края на уровне угла с боковой стенкой 40; в частности, если используются разъемы 210, показанные в связи с фиг. 2, соединение выполняется легко. Нижняя часть 48, также являющаяся фактически горизонтальной, предоставляет доступ к стопорному выступу 34' для средства 34 и соединительным выводам 245 для электропитания. Между нижней частью 48 и передней частью 36 имеется предпочтительно наклонная промежуточная часть 50, наклон которой увеличивает ее длину и которая используется для соединений, специфичных для модулей 200, 300, 400.
Объем корпуса 30 должен оставаться достаточным для размещения различных функциональных элементов, причем предпочтительно, чтобы угол α между нижней частью 48 и промежуточной частью 50 нижней стенки 44 составлял порядка 160°. Длина передней стенки 36 должна быть достаточной для ввода в нее считываемого человеко-машинного интерфейса 38 (а именно 77,5 мм высотой). В предпочтительном варианте передняя стенка 36 и человеко-машинный интерфейс 38 образуют часть функционального узла, или выступа 52, который отсекают на остальной части корпуса сразу после его сборки (смотри также фиг. 5В).
Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления изобретения две DIN-рейки 124, разнесенные между собой подходящим образом (например, с межцентровым расстоянием 100 мм), служат в качестве настенного держателя. Энергоблок 100 сцепляется с верхней рейкой, а затем фиксируется на нижней рейке с использованием замка 130, закрепленного на металлической основе 116 корпуса 110. В закрепленный на держателе модуль 100 электропитания можно затем поместить на его DIN-рейке 140, расположенной на передней поверхности 134, различные модули 200, 300, 400 упомянутого комплекта 10 оборудования согласно изобретению.
Если количество модулей превышает возможности их размещения на упомянутой рейке 140 (предпочтительно с 6-кратным шагом), то есть, один двойной модуль 200 и четыре модуля 300, 400 текущего контроля), то можно добавить еще одну DIN-рейку непосредственно на настенный держатель либо на расширение модуля 100 электропитания, либо ниже.
Затем энергоблок 100 подсоединяют к источникам 4, 105 питания, к внешнему коммуникационному средству, для подачи питания на электроприводы разъединителей 5, для которых необходимо обеспечить питание и управление, а также к другим модулям 200, 300, 400 комплекта 10 оборудования телеуправления; как было указано, предпочтительно, чтобы энергоблок 100 был подсоединен для подачи питания только на тот коммуникационный модуль 200, который будет осуществлять пошаговую передачу энергии предпочтительно через систему 240 перемычек. Кроме того, энергоблок 100 связан с упомянутым коммуникационным модулем 200 специальной линией 180 типа Modbus для обмена специальной информацией, касающейся текущего контроля и управления, характерной для комплекта 10 оборудования телеуправления.
В действительности, именно второй модуль 200 связывает вместе модули 300, 400 текущего контроля и связывает их с внешним миром; этот элемент 200 действует при осуществлении восходящей связи («снизу-вверх») (в центр 8 управления SCADA, техническому персоналу, в систему памяти), но также, нисходящей связи («сверху вниз»), другими словами, при осуществлении связи между модулями 300, 400 текущего контроля с энергоблоком 100 и с комплектами 5, 9 оборудования третьей стороны на подстанции 6.
Как и в известных технических предложениях, касающихся телеуправления электрическими MV сетями 3, коммуникационное средство 200 может использовать несколько сред передачи (Ethernet, USB, GPRS, 3G, радиосвязь и т.д.) и несколько протоколов (согласно стандартам IEC, Modbus/TCP, или даже в режиме защиты от кибератак, соответствующем стандарту IEC 62351), чтобы предоставить доступ к результатам дистанционных измерений и информации, и пересылать на разъединители 5 команды с целью выполнения реконфигураций (после отказа, изменения операционной схемы по техническому обслуживанию, снижения нагрузки питающих линий перед повышением нагрузки трансформатора сверх номинальной и т.д.). Реализованное таким образом коммуникационное средство 200 может управлять дистанционным обменом с центром 8 управления, локальным обменом данными для выполнения требований по конфигурации на месте эксплуатации, для технического обслуживания, или даже для обменов с другими комплектами оборудования, размещенными на той же подстанции 6, типа шлюза, а именно с сетью для внутренних обменов изделия 10.
Также здесь упомянутое коммуникационное средство размещено в одном и том же корпусе 250, образуя коммуникационный модуль 200, профиль которого аналогичен профилю других модулей согласно фиг. 4, и ширина которых обычно превышает упомянутый шаг, а именно 90 мм.
В действительности, согласно предпочтительному варианту изобретения функции, обеспечиваемые коммуникационным модулем 200, разбиты на два блока: восходящая связь, которая относится к передаче информации, а именно в централизованную систему 8 управления, систему 24 радиосвязи или т.п., и остальные виды связи, приравненные к нисходящей связи, которые относятся ко всем видам связи между модулями комплекта 10 оборудования телеуправления и связи с элементами MV/LV подстанции 6.
Восходящая связь определяется клиентом комплекта 10 оборудования согласно выбранному им (или ей) протоколу и согласно среде передачи (например, передача по коммутируемой телефонной сети общего пользования, GSM, радиосети; с использованием передачи согласно стандарту 3G или FSK) и может измениться в случае обновления протоколов или выделенного распределительного устройства. Согласно предпочтительному варианту изобретения элементы, относящиеся к восходящей связи, другими словами, в конечном счете, к «трансляции» для пересылки данных при приеме или при передаче, реализованы на кассетах 252, которые могут быть изъяты из коммуникационного модуля 200. Таким образом, в зависимости от компоновки комплекта 10 оборудования и/или его обновления выбирают подходящую кассету 252, вставляют ее в соответствующее место 254 корпуса 250, так что связь может быть обеспечена немедленно в соответствии с нужным протоколом. Кассеты 252 содержат средства, необходимые для их функционирования, связанные (согласно конкретной ситуации) с изоляцией, и предпочтительно с человеко-машинным интерфейсом 256, которые подобны друг другу, а именно указывают на отказ связи, передачу и прием, а также некоторые специальные функции (например, светоизлучающий диод для кассеты GSM), проводное коммуникационное средство 258 или возможно антенну 258'. Предпочтительно, чтобы корпус 250 коммуникационного модуля 200 содержал два гнезда 254 для вставки кассеты 252, одна из которых может оставаться неиспользованной, что увеличивает ширину модуля 200, но обеспечивает больше гибкости и универсальность использования, предоставляя возможность иметь избыточность в случае отказа одной из сред передачи.
Со своей стороны, нисходящая связь реализуется соответствующими электронными средствами, в частности, узлом 260 электронных плат, каждая из которых выделена для выполнения отдельных функций или блоков функций. Для обеспечения адаптации коммуникационного средства 200, как и каждого из модулей ((модули 300, 400 текущего контроля и модуль 100 электропитания, которые с ним связаны), предпочтительно, чтобы электронный узел 260 содержал микропроцессор, выполненный с возможностью предоставления различных услуг и который можно было бы обновлять и/или реконфигурировать извне.
В частности, узел 260 плат содержит средства, подходящие для:
управления обновлениями;
управления прерываниями и отказами (ввод в действие, тесты, апостериорный анализ отказов);
управления источниками питания, входами/выходами, включая внешние лампы и любые температурные зонды, человеко-машинные интерфейсы, а также управления мощностью, что дает возможность управлять энергопотреблением модуля и предоставляемой информацией;
реализации защиты от кибератак;
управления коммуникационными кассетами 252;
реализации вспомогательной связи, такой как WiFi, USB или связи по локальной сети (LAN) Ethernet, например, с базовым веб-сервером, предоставляющим возможность доступа к внутренним данным модуля для его установки или технического обслуживания, либо с «подчиненным» устройством, подлежащим управлению;
и, конечно, для связи с другими модулями 100, 300, 400 комплекта 10 оборудования телеуправления.
Компоновка плат узла 260 выполняется путем инкорпорирования их в корпус 250, часть которого должна оставаться «пустой», образуя места 254 для размещения кассет 252, которые могут быть, но не обязательно, разграничены стенками корпуса. Таким образом, корпус 250 выполнен из нескольких скрепленных частей 250А, 250В, 250С вокруг электронного узла 260, предпочтительно со съемным выступом 52 интерфейса. Соединительное средство электронного узла 260 выступает из корпуса через вышеупомянутую наклонную сторону 250; учитывая наличие упомянутых мест 254, упомянутая наклонная соединительная часть 250 может находиться только над частью толщины модуля 200 в продолжение выступа 52 и человеко-машинного интерфейса; другая часть, находящаяся на уровне кассет 252, может быть выполнена в упрощенном виде и предназначена просто для соединений с комплектами 22 оборудования третьей стороны или с глобальной сетью WAN 252' независимо от режима функционирования комплекта 10 оборудования телеуправления. Кроме того, может быть предусмотрен USB порт 264 для расширения памяти микропроцессора или для видеокамеры; при этом одноразовое соединение предпочтительно выполнять в части узла плат 260, доступной на уровне упомянутых мест 254 для кассет 252.
Отдельно от средств беспроводной связи, таких как WiFi соединение, и возможно за исключением проводных средств 262, 264 соединения с комплектами оборудования третьей стороны, предпочтительно, чтобы все средства соединения и отображения электронного узла 260 выходили из корпуса 250 на его нижней поверхности 44, а именно порт 266 типа Modbus для линии связи с энергоблоком 100, входы/выходы 268 для датчиков (таких как температурный зонд или датчик дверцы) или реле и т.д.
Два коммуникационных порта 205 (соответственно порта 245 питания), общие для модулей 200, 300, 400, размещены на передней части 46 (соответствует нижней части 48) нижней стенки 44, причем по меньшей мере один из портов 205, 245, расположен на заранее заданном расстоянии от края корпуса 250, который оказывается бок о бок с модулем 300, 400 текущего контроля для использования соединительных перемычек 210, 240; второй коммуникационный порт 205' предназначен для замыкания контура связи кабелем Ethernet, а второй порт 245' питания предназначен для соединения с энергоблоком 100; таким образом они могут оказаться на другом расстоянии, и тогда соединительные перемычки 210, 240 нельзя будет использовать. Судя по всему, предпочтительно, чтобы часть корпуса, содержащая гнезда 254, оказалась у начала ряда, образующего комплект 10 оборудования телеуправления.
Человекомашинный интерфейс коммуникационного модуля приспособлен для предоставления пользователю возможности наблюдения за состоянием выполнения различных функциональных возможностей, реализованных коммуникационным модулем 200, а именно посредством светоизлучающих диодов, например, состояние функций связи (наличие сети WiFi, аварийная сигнализация и т.д.), состояние основных функций модуля 100 электропитания (наличие разных напряжений, отказ батареи и т.д.), функционирование других модулей и т.д. Нажимные кнопки позволяют активировать или заблокировать выполнение вручную автоматизированных сетевых функций, например, устройств переключения источников питания.
Кроме того, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения коммуникационный модуль 200 сконфигурирован таким образом, что он сам способен осуществлять связь с внешней аппаратурой, что позволяет выполнить обновление программного обеспечения и некоторых конфигураций; с этой целью здесь предусмотрен USB порт 272 для подсоединения аппаратуры для конфигурации, предпочтительно на передней поверхности, и человеко-машинный интерфейс 270. Предпочтительно, чтобы USB порт 272 был закрыт съемным гибким уплотнителем 274. Некоторые из диодов можно конфигурировать посредством микропроцессора через USB порт 272.
Функциональные возможности, предлагаемые USB портом 272, как и реконфигурация, позволяют выполнять дистанционное восстановление данных, таких как события, аварийные ситуации, журналы измерений, в целях диагностики после тех или иных событий в электрической сети, что также дает возможность обеспечить слежение и аппаратное управление установленной базой. Эта опция, а также выбор кассет 252 восходящей связи предоставляет возможность обновления коммуникационного модуля 200, а в более общем случае всего устройства 10 телеуправления согласно технологическим достижениям (таким как определение новых протоколов связи), требованиям пользователя (например, к смартфонам), а также в соответствии с архитектурными модификациями для сети 1 благодаря возможности учесть дополнительные новые модули 300, 400 текущего контроля или другие модули. Несмотря на доступность этих будущих изменений, предложенное техническое решение остается надежным и безопасным, в частности, с точки зрения защиты от кибератак, благодаря тому, что все сеансы связи проходят выделенный модуль 200.
В действительности, вдобавок к обмену данными с внешними устройствами и модулем 100 электропитания, коммуникационный модуль 200, конечно, управляет информацией, необходимой для телеуправления MV сетью 3. Он получает данные, собранные модулем (модулями) 300 текущего контроля, и передает информацию, необходимую для управления сетью 3; в действительности предложенное техническое решение по телеуправлению предназначено для обнаружения сбоев, в частности, типа коротких замыканий, в MV сети (сетях) 3, и вмешательства в работу сети по меньшей мере через один разъединитель 5, например, чтобы изолировать вышедшую из строя секцию сети и реконфигурировать сеть 3, чтобы минимизировать количество клиентов, пострадавших от аварийной ситуации. В частности, когда разъединители 5 снабжены электроприводом, модуль 100 электропитания выполнен с возможностью обеспечения их питанием (например, посредством трансформации и подсоединения напряжения 24 или 48В), так что коммуникационный модуль 200 может послать указание модулю 300 текущего контроля, касающееся активирования; в качестве альтернативы, питание может быть осуществлено через модуль 300 управления/подачи команд, либо коммуникационный модуль 200 при условии наличия линии питания 24 или 48В, например, а также в случае конфигурации с гирляндным соединением.
В более общем случае комплект оборудования телеуправления содержит MV средство управления/подачи команд, подходящее для реализации функций, необходимых на линиях; другими словами, одна из этих линий содержит один из разъединителей 5, как показано на фиг. 1А, которые они контролируют через линии связи с размещенными на них MV датчиками 7; причем упомянутое средство выполняет:
обнаружение отказов типа короткого замыкания (между фазами или между фазой и землей);
управление в ситуациях наличия/отсутствия сетей;
управление настройкой разъединителя 5;
управление (местное или удаленное) закрыванием и открыванием разъединителя 5;
возможный учет сетевых автоматизированных функций, таких как автоматическое переключение источников питания (PASA) или децентрализованная автоматизированная функция предупредительной сигнализации (ADA); текущий контроль MV токов и напряжений, мощности и энергии.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения для наилучшего использования модульной архитектуры комплекта 10 оборудования телеуправления каждый модуль 300 управления/подачи команд осуществляет текущий контроль только одной линии, что облегчает выполнение соединений и позволяет избежать ошибок при их выполнении; кроме того, хотя обычно регламентом предписывается иметь 4 линии (с основным вводом и резервным вводом для MV/LV подстанции 6, а также питающей линией для следующей подстанции и возможно еще одной подстанции) в конечном счете на практике используется меньше линий, что сказывается на габаритах и затратах, которые нецелесообразны в отношении устройств, обеспечивающих это стандартное предписание. Кроме того, корпус 310 однолинейных MV модулей 300 управления/подачи команд достаточно узок, чтобы обеспечить возможность легкого выравнивания трех/четырех из них на модуле 100 электропитания, если это необходимо.
Кроме того, известно, что средства и способы для обнаружения отказов зависят от огромного количества факторов: проложена ли сеть над землей или под землей, является ли она трех- или четырехпроводной, имеется ли заземление нейтрали сети, существует ли вторичная сеть, имеются или нет датчики 7 MV тока и/или напряжения. Кроме того, каждый тип датчиков 7 зависит от сетей 3, точно также как разъединители 5 могут иметь или не иметь электропривод. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения электронные средства для обработки сигнала, зафиксированного модулем 300 текущего контроля, адаптированы по своей конфигурации в соответствии с особенностями сети, в которой они установлены; они могут использовать один или несколько алгоритмов обнаружения отказов, предпочтительно из числа алгоритмов, описанных в документах EP 2169799 или EP 2687860, например, со средствами для выбора во время установки в качестве альтернативы эти алгоритмы могут обновляться через линию связи, например, USB порт, доступный путем снятия выступа 52 или через коммуникационный модуль 200.
В микропроцессоре, специализированном для реализации функции модуля 300 текущего контроля, предпочтительно используется система, идентичная системе коммуникационного модуля 200, в частности, в отношении администраторов конфигурации, питания, тестирования, обновления, технической поддержки для анализа отказов.
В частности, упомянутые электронные средства содержат токовую плату с подходящим соединительным средством 322, плату напряжения с подходящим соединительным средством 324 и плату 5 управления разъединителями, снабженную подходящим соединительным средством 326, возможно связанным со средством управления для соответствующего двигателя 328. Средство для определения управляющего воздействия на разъединитель, другими словами, обнаружения отказов, может быть объектом специальной платы, либо размещаться на плате управления, или может быть принято другое техническое решение; соединение для обновления/выбора может быть обеспечено непосредственно в модуле 300 MV управления/подачи команд (а именно путем снятия выступа 52) или через коммуникационный модуль 200. В действительности, корпус 310, конечно, также вмещает элементы, адаптированные к соединительным средствам 245 для электропитания 205 для связи, в частности, путем использования гирляндного соединения.
Модуль 300 текущего контроля MV сети также содержит человеко-машинный интерфейс, предпочтительно связанный с выступом 52 корпуса 310. Человеко-машинный интерфейс 340 способен предоставлять пользователю возможность слежения за выполнением различных функций, реализуемых модулем 300 текущего контроля MV сети, (в частности, через светоизлучающие диоды 342) и отслеживать предупредительные сигналы, состояния сетевого автомата, состояния системы местного или дистанционного управления и т.д. Человеко-машинный интерфейс 340 предпочтительно схематически представляет сеть 344, указывая состояния различных элементов (основного разъединителя земли, разъединителя, наличие напряжения) путем изменения цвета. Нажимные кнопки 346 дают возможность активировать или блокировать и выполнять вручную локальные команды на соответствующем MV разъединителе 5. Некоторые из диодов 342 можно конфигурировать посредством микропроцессора через USB порт или через коммуникационный модуль 200.
Таким образом, комплект 10 оборудования телеуправления содержит стандартизованные модули 300 текущего контроля и управления, которые можно адаптировать для любой сети 1, 3 упрощенным способом, будь то с точки зрения количества модулей 300, подлежащих использованию, или обнаружения отказов и системы управления/подачи команд, подлежащей реализации.
Кроме того, комплект оборудования телеуправления согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения также позволяет осуществлять текущий контроль LV сети 4. В действительности, в области телеуправления электрическими распределительными сетями 1 обычно рассматривается только управление MV сетью 3, причем основные проблемы касаются непрерывности и качества распределения энергии, поскольку отказ в сети LV 4 сказывается только на весьма ограниченном количестве клиентов, в отличие от аналогичного отказа в сети MV 3; при этом иногда реализуется пассивный контроль LV сети 4, но отнюдь не путем агрегирования данных, относящихся к тому, как клиент решает упомянутую проблему. Однако очевидно, что в свете проблем, касающихся энергоэффективности, интеграция возобновляемой рассредоточенной энергии разного рода, балансировка фаз или управление программой для LV напряжения могут оказаться решающими.
Совмещение в одном и том же изделии MV и LV напряжений обычно исключено по причинам изоляции; как правило, между MV и LV установками необходимо обеспечить изоляцию 10кВ. В комплекте 10 оборудования телеуправления согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения функции текущего контроля LV сети 4 инкорпорированы путем использования автономных LV датчиков 410, обеспечивающих беспроводную передачу данных, предпочтительно согласно протоколу ZigBee. Таким образом, обеспечивается контроль изоляции между группами модулей, образующих упомянутую архитектуру. Как показано на фиг. 7, датчики 410 предпочтительно использовать в виде троек открытых тороидальных сердечников 412, каждый из которых может быть смонтирован без прерывания работы сети на одном из кабелей линии, а именно адаптирован для кабелей 4А, 4В, 4С (до 27 мм). Предпочтительно, чтобы эти три тороидальных сердечника 412 набора датчиков 410 были связаны с коммуникационной базой 14, которая также может содержать дисплейный интерфейс 416, например, для проверки состояния ZigBee связи. Предпочтительно, чтобы элементы, специфичные для данной конфигурации и предназначенные для беспроводного обмена данными по протоколу ZigBee, и точки доступа во время тестирования в процессе производства были закрыты съемным уплотнителем 418.
Данные от набора датчиков 410 передаются в модуль 400 текущего контроля LV сети, который содержит приемное средство 420 ZigBee в собственном корпусе 430; предпочтительно, чтобы модуль 400 текущего контроля LV сети кроме того содержал средство 432 для соединения с проводным датчиком 9' тока, контролирующим токи вторичной обмотки MV/LV трансформатора, чтобы обеспечить их непрерывное измерение, позволяющее реализовать функции текущего контроля трансформатора, в отличие от датчиков 410, которые могут предотвратить возможное прерывание передачи результатов измерений в модуль 400 из-за того, что уровень тока недостаточен для гарантированного самопитания.
Для реализации своих функций модуль 400 текущего контроля LV сети также содержит средство 434 для соединения с датчиком напряжения LV сети 4 и предпочтительно средство 436 для соединения с температурными зондами. В действительности, модуль управления/подачи команд LV сети 400, вдобавок к выполнению функции коммуникационного шлюза протокола ZigBee для датчиков 410, способен выполнять некоторые или все из следующих функций:
управление датчиком 410;
измерения токов, напряжений, значений мощности (или коэффициента мощности) и значений энергии (активной, реактивной и кажущейся; общей и на фазу согласно нормативам, упомянутым на вводе и питающих линиях LV 4, для обеспечения более качественного управления и более равномерного распределения программы для нагрузки;
обнаружение обрыва нейтрали, наличия/отсутствия напряжения, перегоревшего LV предохранителя;
контроль балансировки нагрузок;
запись формы сигналов;
индикация переходной неисправности в LV сети типа короткого замыкания, для любого из кабелей 4А, 4В, 4С и для любой системы заземления;
обнаружение в MV сети устойчивого замыкания на землю или обрыва проводника согласно принципу, описанному, например, в документе FR 2976363;
измерение действительной частоты LV сети.
С этой целью в корпусе 430 модуля 400 текущего контроля LV сети по аналогии с корпусом 310 модуля текущего контроля LV сети, размещены соединительные средства 205, 245 для осуществления связи и гирляндного соединения для подачи питания, и возможно USB порт обновления, доступный, в частности, при снятии выступа 52, а также и электронные средства, в частности, в виде печатных плат, размещенных для выполнения вышеописанных функций.
Электронные средства модуля 400 текущего контроля LV сети могут быть выполнены с возможностью обновления или модификации с помощью микропроцессора, как это было описано в связи с модулем 300 MV сети, также через прямое соединение посредством коммуникационного модуля 200. Вдобавок к этим функциональным возможностям, специфичным для модуля 400 текущего контроля LV сети, упомянутые электронные средства в действительности содержат, как и в модуле 300 текущего контроля MV сети, средство для запуска модуля 400, средство, предоставляющее возможность управления обновлениями и конфигурацией упомянутого процессора, средство реагирования на аппаратный отказ посредством самотестирования, средство текущего контроля энергопотребления модуля в зависимости от режима подачи питания (от батареи 105 или сети 4) оборудования 10, средство для проведения анализа после отказа, внутренних событий и проведения диагностики, средство для обмена данными с другими модулями, сходные средства для предоставления удаленному серверу обобщенных внутренних данных по модулю 400.
Из числа функций, подлежащих реализации, также возможно предоставление информации о трансформаторе подстанции 6, информации, которая будет передаваться в центр 8 управления, такая как данные измерений температуры, прогноз срока службы по результатам текущего контроля температуры и нагрузки, управление положением настройки на основе текущего контроля уровня напряжения LV сети.
Кроме того, путем реализации измерений и текущего контроля LV и MV токов в одном и том же комплекте 10 оборудования телеуправления облегчается обнаружение перегоревшего предохранителя трансформатора, причем данные о LV и MV токах доступны непосредственно через соединение 205; зта функция может быть реализована в LV модуле 400 и/или MV модуле 300, либо непосредственно в центральном контроллере 8.
Предпочтительно, чтобы электронные средства были способны синхронизировать сигналы от приемного средства 420, чтобы иметь возможность управлять множеством питающих линий и реализовать, например, способ, описанный в патентной заявке FR 1361222, позволяющий осуществлять текущий контроль мощности и энергии на множестве LV питающих линий с использованием единого измерения напряжения. Таким образом, можно сконцентрировать управление множеством LV линий в одном и том же модуле 400.
Кроме того, если ввод LV панели и/или питающих линий 4 оборудован разъединителями и автоматическими выключателями 9, то управлять ими можно через выделенный канал связи, например, с использованием гирляндного соединения или интегральных команд через коммуникационный модуль 200. LV модуль 400 управления/подачи команд в итоге также содержит человеко-машинный интерфейс, причем интерфейс 440 приспособлен обеспечить пользователя возможностью контроля за состоянием выполнения различных функциональных возможностей, реализуемых LV модулем 400 текущего контроля, или управляемых этим модулем, в частности, посредством использования светоизлучающих диодов 442, таких как состояния, предупредительные сигналы, статус ZigBee связи и т.д. Человеко-машинный интерфейс предпочтительно в схематическом виде представляет сеть 444, указывая состояние различных элементов (разъединитель на землю, разъединитель, наличие напряжения) с использованием цвета. Предпочтительно, чтобы человеко-машинный интерфейс 440 модуля 400 низкого напряжения имел такой же вид, как интерфейс 340 модуля 300 высокого напряжения, за исключением нажимных кнопок 346, для упрощения интерпретации данных пользователем.
Таким образом, посредством выбора технологических решений согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения можно инкорпорировать функцию текущего контроля во множество трехфазных выходящих LV питающих линий (до двенадцати линий) в комплекте 10 оборудования телеуправления с использованием единого LV модуля 400 текущего контроля. Проблемы изоляции, в частности, решаются благодаря использованию датчиков, не требующих питания извне и обеспечивающих беспроводную передачу данных.
В более общем случае различные опции, принятые в предпочтительном варианте осуществления изобретения, дают возможность обеспечить комплект 10 оборудования телеуправления, который удовлетворяет новым требованиям, предъявляемым современными «интеллектуальными» электрическими распределительными сетями 1 (или «смарт-сетями»). Предложенный здесь модульный принцип способствует единообразию технических решений в широком диапазоне различных прикладных контекстов (подземные или воздушные сети, включение распределенных энергетических ресурсов, диспетчерское управление, расширенное из MV области до LV области и т.д.) при сохранении возможностей обновления как на программном, так и на аппаратном уровнях. Выбор в пользу модульности программного и аппаратного обеспечения отражается на механике различных составляющих элементов, а также на их компоновке (например, распределение электропитания) и возможности их взаимодействия (обмены информацией между модулями).
В частности, комплект 10 оборудования телеуправления содержит средство 100 электропитания, коммуникационное средство 200, средство 300 текущего контроля MV сети и средство 400 текущего контроля LV сети. Каждое из этих средств, 100, 200, 300, 400 предпочтительно размещены в функциональном корпусе 110, 250, 310, 430, причем эти модули соответствуют формату DIN и имеют одинаковый профиль 30, когда они выровнены, что облегчает их сборку и оптимизирует электропроводку соединительной системы в данном техническом решении, которое (предпочтительно) выполняется с использованием перемычек 210 Ethernet, которые подобны друг другу для большинства соединений; данное техническое решение никоим образом не фиксируется и не ограничивается шкафом 20, и его можно считать «ординарным» при реализации.
В частности, данное техническое решение, предложенное и проиллюстрированное в варианте по фиг. 8, основано на:
энергоблоке 100, который обеспечивает питание для всех функциональных элементов (электронная аппаратура, радиосвязь/GSM, электропривод разъединителей) с требуемым уровнем напряжения от LV сети 4 и от вспомогательного источника, обеспеченного в виде батареи 105, которая работает под его управлением (зарядка, текущий контроль); корпусе 110 этого энергоблока 100, который служит в качестве механической опоры для других модулей путем инкорпорирования DIN-рейки 140 на его передней поверхности;
коммуникационном модуле 200, который соединяет упомянутые модули друг с другом, а также с внешним миром (с центром 8 управления, с «облачными» приложениями и приложениями для хранения данных с целью текущего контроля, с компьютером для технического персонала, с комплектом оборудования третьей стороны на подстанции 6 и т.д.); этот модуль поддерживает протоколы связи и другие протоколы различных типов и реализует функции защиты от кибератак; корме того, он поддерживает базу данных и системные функциональные возможности через автоматизированное рабочее место программиста;
по меньшей мере одном модуле 300 для управления и подачи команд на MV разъединители 5, которые поддерживают все функции, относящиеся к выходящей MV питающей линии 3;
по меньшей мере одного LV модуля 400 текущего контроля, связанного с одним или несколькими блоками датчиков 410, не нуждающихся в питании извне и датчиками 410 с функцией беспроводной связи.
Подача питания для модулей 200, 300, 400, а также для связи между ними предпочтительно осуществляется путем гирляндного подсоединения, что дополнительно расширяет возможности обновления и адаптации, облегчая при этом установку и реализацию. Требования, касающиеся защиты от кибератак и шифрования данных, могут таким образом быть непосредственно учтены в коммуникационном модуле 200, который управляет всеми обменами данных. Кроме того, обеспечены различные средства для реализации управления, текущего контроля, подачи команд и осуществления связи, с возможностью адаптации к потребностям клиента на месте, в соответствии с особенностями сети (в том числе, если речь идет о двунаправленной сети) посредством программных решений, и возможностью обновления через общую платформу, а именно процессор в коммуникационном модуле 200, который может быть соединен с каким-либо инструментом для конфигурации, так что комплект 10 оборудования может получить новые функциональные возможности, разработанные во время его эксплуатации. С момента установки комплект 10 оборудования содержит предпочтительно во всех случаях средство для использования различных доступных сред передачи и протоколов связи путем предложения более высокой скорости передачи бит, расширенной полосы пропускания и возможностей резервирования в случае отказа сети связи. Обеспечено соединение с оборудованием третьей стороны, с целью увеличения объема хранилища данных (результатов измерений, записи о событиях, предупредительных сигналах) локально или дистанционно посредством пересылок и периодического создания резервных копий.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления изобретения реализовано оптимизированное управление энергопотреблением комплекта 10 оборудования посредством использования режимов «энергосбережения» в микропроцессорах или использования принципов самопитания. Кроме того, электронные системы, реализованные в разных модулях 100, 200, 300, 400 могут учитывать определение локализованной управляющей логики для обеспечения новых многообещающих функциональных возможностей (таких как самовосстановление после отказа) или превентивных функциональных возможностей (таких как сбрасывание нагрузки при пиках энергопотребления или возможность переключения на ближайшую децентрализованную энергетическую установку для сброса нагрузки основной сети) без необходимости систематических сообщений в центр 8 управления.
Хотя изобретение было описано со ссылками на оптимизированный комплект оборудования телеуправления, оно этим не ограничивается; для других электрических устройств можно адаптировать другие опции, реализованные в предпочтительном комплекте оборудования, причем упомянутый комплект оборудования телеуправления может содержать версии для некоторых предпочтительных элементов.