Пункт секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ с тремя силовыми контактными группами, соединенными конструктивно в одну общую точку
SECTIONALIZATION AND REDUNDANCY POINT WITH VOLTAGE OF UP TO 1 KV WITH THREE POWER CONTACT GROUPS, CONNECTED STRUCTURALLY TO ONE COMMON POINT

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 напряжением до 1 кВ, позволяет уменьшить недоотпуск электроэнергии потребителям, сократить убытки энергоснабжающих организаций и, таким образом, повысить надежность и эффективность систем электроснабжения потребителей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пункт секционирования для коммутации и защиты линий электропередач, 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 на полезную модель №52276, кл. H02B 11/00, опубл. 10.03.2006, Бюл. №7).
Недостатком известного пункта секционирования для коммутации и защиты линий электропередач является его ограниченная область применения и, соответственно, невозможность его 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 тремя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения, для осуществления секционирования и резервирования трех участков линии электропередачи.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение функциональных возможностей и области его 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 тремя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения, для осуществления секционирования и резервирования трех участков линии электропередачи.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности осуществлять функции коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля напряжения в распределительных сетях трехфазного тока с возможностью независимого управления тремя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения, для осуществления секционирования и резервирования грех участков линии электропередачи. Это достигается за счет независимого управления контактными группами пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ и контроля режимов его работы и режимов сети, в которой он установлен. Также это позволяет уменьшить недоотпуск электроэнергии потребителям, сократить убытки энергоснабжающих организаций и, таким образом, повысить надежность и эффективность систем электроснабжения потребителей.
Вышеуказанные задача и технический результат достигаются тем, что предлагаемый пункт секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ с тремя силовыми контактными группами, соединенными конструктивно в одну общую точку, согласно изобретения, содержит первый выводной коммутационный элемент ручного управления, установленный в первой силовой цепи и предназначенный для ее ручной коммутации, первый коммутационный элемент дистанционного управления, представляющий собой первую силовую контактную группу с независимым управлением, установленный в первую силовую цепь между первым выводным коммутационным элементом ручного управления и общей точкой пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ и предназначенный для коммутации первой силовой цепи с использованием дистанционных средств управления, второй коммутационный элемент дистанционного управления, представляющий собой вторую силовую контактную группу с независимым управлением, установленный во второй силовой цепи между вторым выводным коммутационным элементом ручного управления и общей точкой пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ и предназначенный для коммутации второй силовой цепи с использованием дистанционных средств управления, третий коммутационный элемент дистанционного управления, представляющий собой третью силовую контактную группу с независимым управлением, установленный в третью силовую цепь между третьим выводным коммутационным элементом ручного управления и общей точкой пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ и предназначенный для коммутации третьей силовой цепи с использованием дистанционных средств управления, второй выводной коммутационный элемент ручного управления, подключенный к силовой цепи после второго коммутационного элемента дистанционного управления и предназначенный для ручной коммутации второй силовой цепи на втором выводе пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ, третий выводной коммутационный элемент ручного управления, подключенный к силовой цепи после третьего коммутационного элемента дистанционного управления и предназначенный для ручной коммутации третьей силовой цепи на третьем выводе пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ, блок управления первым коммутационным элементом дистанционного управления, соединенный с первым коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления, соединенный со вторым коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления, соединенный с третьим коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок дистанционного управления силовыми цепями пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ, соединенный с силовыми цепями между выводными коммутационными элементами ручного управления и коммутационными элементами дистанционного управления, также соединенный с блоками управления коммутационными элементами дистанционного управления и передающий команды, поступившие по силовой сети или по каналам связи, на блоки управления первым, вторым и третьим коммутационными элементами дистанционного управления, блок местного управления первой силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ, соединенный с первой силовой цепью и с блоком управления первым коммутационным элементом дистанционного управления и передающий команды ручного управления на блок управления первым коммутационным элементом дистанционного управления, блок местного управления второй силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ, соединенный со второй силовой цепью и с блоком управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления и передающий команды ручного управления на блок управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления, блок местного управления третьей силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ, соединенный с третьей силовой цепью и с блоком управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления и передающий команды ручного управления на блок управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления, блок контроля тока, соединенный с первой силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между первым коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединенный с блоком управления первым коммутационным элементом дистанционного управления и передающий команды отключения на блок управления первым коммутационным элементом дистанционного управления при превышении тока в первой силовой цепи более заданного значения тока, принятого за ток перегрузки или ток короткого замыкания, а также соединенного с блоком передачи данных для передачи значений тока в первой силовой цепи по запросу, блок контроля тока, соединенный со второй силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между вторым коммутационным элементом дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединенный с блоком управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления и передающий команды отключения на блок управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления при превышении тока во второй силовой цепи более заданного значения тока, принятого за ток перегрузки или ток короткого замыкания, а также соединенного с блоком передачи данных для передачи значений тока во второй силовой цепи по запросу, блок контроля тока, соединенный с третьей силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между третьим коммутационным элементом дистанционного управления и третьим выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединенный с блоком управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления и передающий команды отключения на блок управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления при превышении тока в третьей силовой цепи более заданного значения тока, принятого за ток перегрузки или ток короткого замыкания, а также соединенного с блоком передачи данных для передачи значений тока в третьей силовой цепи по запросу, блок передачи данных, осуществляющий передачу информации о работе пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ диспетчеру компании, обслуживающей электрическую сеть, в которой установлен пункт секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ, блок контроля положения коммутационных элементов, соединенный с блоком передачи данных и коммутационными элементами, установленными в пункте секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ, контролирующий положения первого выводного коммутационного элемента ручного управления, первого коммутационного элемента дистанционного управления, второго выводного коммутационного элемента ручного управления, второго коммутационного элемента дистанционного управления, третьего выводного коммутационного элемента ручного управления и третьего коммутационного элемента дистанционного управления, передающий данные об их положении в блок передачи данных, первый блок учета электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии, соединенный с первой силовой цепью между первым коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединенный с блоком передачи данных, осуществляющий учет потребления электроэнергии и функции контроля качества электроэнергии в первой силовой цепи и передающий данные в блок передачи данных, второй блок учета электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии, соединенный со второй силовой цепью между вторым коммутационным элементом дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединенный с блоком передачи данных, осуществляющий учет потребления электроэнергии и функции контроля качества электроэнергии во второй силовой цепи и передающий данные в блок передачи данных, третий блок учета электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии, соединенный с третьей силовой цепью между третьим коммутационным элементом дистанционного управления и третьим выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединенный с блоком передачи данных, осуществляющий учет потребления электроэнергии и функции контроля качества электроэнергии в третьей силовой цепи и передающий данные в блок передачи данных, блок контроля напряжения, соединенный с первой силовой цепью между первым коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединенный со второй силовой цепью между вторым коммутационным элементом дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединенный с третьей силовой цепью между третьим коммутационным элементом дистанционного управления и третьим выводным коммутационным элементом ручного управления, соединенный с блоком управления первым коммутационным элементом дистанционного управления, с блоком управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления, с блоком управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления, с блоком передачи данных, осуществляющий контроль напряжения в силовых цепях пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ и передающий данные о напряжении в них на блок передачи данных и на блоки управления коммутационными элементами дистанционного управления, блок бесперебойного питания, предназначенный для автономной работы систем управления, соединенный с блоком передачи данных для обеспечения его бесперебойного питания, также соединенный с первой, второй и третьей силовыми цепями пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ с целью подзарядки.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ, имеющего независимое управление тремя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения.
Пункт секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ, имеющий независимое управление тремя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения содержит первый выводной коммутационный элемент ручного управления (ВКЭРУ 1), первый коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 2), второй коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 3), третий коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 4), второй выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 5), третий выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 6), блок управления первым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 7), блок управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 8), блок управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 9), блок дистанционного управления силовыми цепями пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ (БДУПСР 10), блок местного управления первой силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ (БМУПСР 11), блок местного управления второй силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ (БМУПСР 12), блок местного управления третьей силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ (БМУПСР 13), блок контроля тока (БКТ 14), блок контроля тока (БКТ 15), блок контроля тока (БКТ 16), первый блок учета электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии (БУЭ 19), второй блок учета электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии (БУЭ 20), третий блок учета электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии (БУЭ 21), блок контроля положения коммутационных элементов (БКПКЭ 18), блок передачи данных (БПД 17), блок контроля напряжения (БКН 22), блок бесперебойного питания (ББП 23).
ВыКЭРУ 1 установлен в первой силовой цепи. КЭДУ 2 установлен в первую силовую цепь между ВКЭРУ 1 и общей точкой пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ. ВыКЭРУ 5 установлен во второй силовой цепи, КЭДУ 3 установлен во вторую силовую цепь между ВыКЭРУ 5 и общей точкой пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ. ВыКЭРУ 6 установлен в третьей силовой цепи. КЭДУ 4 установлен в силовую цепь между ВыКЭРУ 6 и общей точкой пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ. БУКЭДУ 7 соединен с КЭДУ 2. БУКЭДУ 8 соединен с КЭДУ 3. БУКЭДУ 9 соединен с КЭДУ 4. БДУПСР 10 соединен с силовыми цепями между ВыКЭРУ 1 и КЭДУ 2, между ВыКЭРУ 5 и КЭДУ 3, между ВыКЭРУ 6 и КЭДУ 4, также соединен с БУКЭДУ 7, с БУКЭДУ 8, с БУКЭДУ 9. БМУПСР 11 соединен с первой силовой цепью и соединен с БУКЭДУ 7. БМУПСР 12 соединен со второй силовой цепью и соединен с БУКЭДУ 8. БМУПСР 13 соединен с третьей силовой цепью и соединен с БУКЭДУ 9. БКТ 14 соединен с первой силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между ВыКЭРУ 1 и КЭДУ 2, также соединен с БУКЭДУ 7, а также соединен с БПД 17. БКТ 15 соединен со второй силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между ВыКЭРУ 5 и КЭДУ 3, также соединен с БУКЭДУ 8, а также соединен с БПД 17. БКТ 16 соединен с третьей силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между ВыКЭРУ 6 и КЭДУ 4, также соединен с БУКЭДУ 9, а также соединен с БПД 17. БКПКЭ 18 соединен с БПД 17, с ВыКЭРУ 1, с КЭДУ 2, с ВыКЭРУ 5, с КЭДУ 3, с ВыКЭРУ 6, с КЭДУ 4. БУЭ 19 соединен с первой силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между ВыКЭРУ 1 и КЭДУ 2, также соединен с БПД 17. БУЭ 20 соединен со второй силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между ВыКЭРУ 5 и КЭДУ 3, также соединен с БПД 17. БУЭ 21 соединен с третьей силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между ВыКЭРУ 6 и КЭДУ 4, также соединен с БПД 17. БКН 22 соединен соединен с первой, второй и третьей силовыми цепями пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между ВыКЭРУ 1 и КЭДУ 2, между ВыКЭРУ 5 и КЭДУ 3, между ВыКЭРУ 6 и КЭДУ 4, соединен с БПД 17. ББП 23 соединен с БПД 17 и с первой силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между ВыКЭРУ 1 и КЭДУ 2, со второй силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между ВыКЭРУ 5 и КЭДУ 3, с третьей силовой цепью пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между ВыКЭРУ 6 и КЭДУ 4.
Устройство работает следующим образом.
Подача напряжения на силовую цепь пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ осуществляется с помощью выводных коммутационных элементов ручного управления (ВыКЭРУ 1, ВыКЭРУ 5, ВыКЭРУ 6), установленных в силовой цепи. При этом питание подается на блоки местного пунктом секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ (БМУПСР 11, БМУПСР 12 и БМУПСР 13), в результате чего ими автоматически подается команда на блоки управления первым, вторым и третьим коммутационными элементами дистанционного управления (БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9) на включение первого коммутационного элемента дистанционного управления (КЭДУ 2), второго коммутационного элемента дистанционного управления (КЭДУ 3), третьего коммутационного элемента дистанционного управления (КЭДУ 4) соответственно. При включении первого выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 1) напряжение будет подано на первую силовую сеть за пунктом секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ. При включении второго выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 5) напряжение будет подано на вторую силовую сеть за пунктом секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ. При включении третьего выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 6) напряжение будет подано на третью силовую сеть за пунктом секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ. При местном управлении пунктом секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ команда на отключение первой силовой цепи подается с помощью БМУПСР 11, второй силовой цепи - БМУПСР 12, а третьей силовой цепи - БМУПСР 13. При этом команды отключения соответствующих силовых цепей подаются от БМУПСР 11 на БУКЭДУ 7, от БМУПСР 12 на БУКЭДУ 8, а от БМУПСР 13 на БУКЭДУ 9, которые, в свою очередь, отключают КЭДУ 2, КЭДУ 3 и КЭДУ 4 за счет прекращения подачи питания на их электромагниты. Также отключение пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ можно осуществить с помощью команд, поданных на БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8 и БУКЭДУ 9 от блока дистанционного управления пунктом секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ (БДУПСР 10). С помощью данного блока можно осуществить и дистанционное включение пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ. БДУПСР 10 получает команды на включение или отключение пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ с помощью кодированного сигнала, передаваемого по силовой сети с применением существующих технологий передачи сигналов по ней или с помощью кодированной последовательности включения и отключения напряжения в ней или получает команды на включение или отключение пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ с помощью сигнала получаемого через канал связи, например JPS, JPRS, Глонасс, радио или другой канал. При возникновении в силовой цепи за пунктом секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ до контакторов КЭДУ 2, КЭДУ 3 или КЭДУ 4 тока перегрузки или тока короткого замыкания, то соответствующий блок контроля тока (БКТ 14 / БКТ15 / БКТ 16) подаст сигнал на определенный БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9 соответственно на отключение одного из следующих контакторов: КЭДУ 2, КЭДУ 3, КЭДУ 4. В этом случае, если в логике работы БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8 и БУКЭДУ 9 заложен алгоритм осуществления автоматического повторного включения (АПВ) КЭДУ 2 (КЭДУ 3, КЭДУ 4), то после выдержки времени будет осуществлено соответствующее АПВ КЭДУ 2, АПВ КЭДУ 3 или АПВ КЭДУ 4 и, если оно будет неуспешным, то есть в первой, во второй или соответственно в третьей силовой сети за пунктом секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ до КЭДУ 2, КЭДУ 3 или КЭДУ 4, повторно появится ток перегрузки или ток короткого замыкания, то БКТ 14, БКТ 15 или БКТ 16 повторно подаст сигнал на БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8 или БУКЭДУ 9 на отключение КЭДУ 2, КЭДУ 3 или КЭДУ 4. При этом будет заблокирована возможность дистанционного включения пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ до устранения повреждений в силовой цепи перед КЭДУ 2, КЭДУ 3 или КЭДУ 4. Также при этом будет отправлено сообщение о повреждении перед КЭДУ 2, КЭДУ 3 или КЭДУ 4. Если АПВ будет успешным, то пункт секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ продолжит работу в нормальном режиме. Положение коммутационных элементов пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ контролируется с помощью блока контроля положения коммутационных элементов (БКПКЭ 18), который при изменении положения коммутационных элементов КЭДУ 2, КЭДУ 3, КЭДУ 4, ВыКЭРУ 1, ВыКЭРУ 4, ВЫКЭРУ 5 передает соответствующие данные в блок передачи данных (БПД 17). Блоки учета потребления электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии (БУЭ 19, БУЭ 20, БУЭ 21) осуществляют учет электроэнергии, переданный через первую, вторую и третью силовые цепи пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ, а также контролируют показатели качества электрической энергии в точке их подключения. Данные о потреблении электроэнергии и о качестве электрической энергии передаются в блок передачи данных и через него диспетчеру компании, обслуживающей оборудование пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ. Блок контроля напряжения (БКН 22) контролирует напряжение в силовых цепях пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ между ВыКЭРУ 1 и КЭДУ 2, между КЭДУ 3 и ВыКЭРУб, между КЭДУ 4 и ВыКЭРУ 6 и передает информацию о наличии или отсутствии напряжения на БПД 17 и на БУКЭДУ 7, БУКЭДУ 8, БУКЭДУ 9. Блок ББП 23, предназначенный для автономной работы БПД 17 и возможности передачи им информации о работе пункта секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ диспетчеру сетевой организации при возникновении аварии и исчезновении питания.
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 путем включения соответствующих силовых контактных групп. Также устройство позволяет секционировать электрическую сеть посредством ее деления на участки путем отключения соответствующих силовых контактных групп при повреждениях в силовых сетях, подключенных к пункту секционирования и резервирования напряжением до 1 кВ. 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.