УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ И АНАЛИЗА АВАРИЙНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОСЕТЯХ

Предлагаемая полезная модель относится к электроэнергетике, а именно к устройствам, предназначенным для обеспечения эксплуатации электрических сетей.
При эксплуатации электрических сетей важным моментом является своевременный поиск и устранение аварий на линиях электропередачи. При этом точная информация о виде аварии и направлении, на котором она произошла, значительно снижает трудовые и временные затраты, необходимые для устранения аварии. В настоящее время известен ряд электромеханических и электронных устройств, которые позволяют определять наличие короткого замыкания в электросети, а также приблизительно определять, на каком участке линии электропередачи произошла авария.
Предлагаемое универсальное устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях предназначено для определения поврежденного участка на воздушных и кабельных линиях распределительных электросетей напряжением 6-35 кВ. При этом предлагаемое универсальное устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях способно работать в радиальных сетях, а также в разомкнутых, замкнутых кольцевых сетях, кольцевых сетях с питанием с двух сторон, с автоматическим или ручным восстановлением энергоснабжения.
Известен индикатор состояния высоковольтной изоляции (патент РФ №2392679, МПК H01B 17/00, приоритет от 10.06.2009, опубликован 20.06.2010), выполненный из закаленного электротехнического стекла, отличающийся тем, что внутренняя электрическая прочность индикатора меньше электрической прочности его внешнего воздушного промежутка и при снижении диэлектрических свойств контролируемой изоляции индикатор разрушается в результате внутреннего пробоя, сигнализируя о выходе из строя контролируемой изоляции.
Данное устройство не является электронным и позволяет простейшим визуальным способом отслеживать аварийные ситуации на линиях электропередач. Недостатками данного устройства является то, что оно не может обеспечить упрощение эксплуатации кабельных линий электропередач, и для точного обнаружения аварийного участка требуется визуальный осмотр линии по всей длине.
Известно устройство для определения местоположения и вида повреждения на воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) (патент РФ на полезную модель №108149, МПК G01R 31/08, приоритет от 10.05.2011, опубликовано 10.09.2011), выбранное в качестве прототипа, состоящее из последовательно соединенных средства для снятия первичной информации, выполненного в виде датчика магнитного поля - катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником и датчика электрического поля конденсатора, средства обработки сигналов, содержащего набор усилителей, средства обработки информации и средства передачи информации, выполненного в виде GSM/GPRS модема, при этом средство для снятия первичной информации дополнительно содержит датчик тока короткого замыкания по опоре ВЛЭП, выполненный в виде катушки индуктивности с замкнутым вокруг опоры ВЛЭП ферромагнитным проводом, второй датчик электрического поля, установленный с угловым смещением относительно первого датчика по окружности, плоскость которой перпендикулярна проводам ВЛЭП, а ее центр совпадает с центром окружности, проходящей через центры поперечных сечений трех проводов ВЛЭП, а средство обработки сигналов дополнительно содержит блок определения сдвига фаз сигналов, двумя входами соединенный с соответствующими выходами усилителей датчиков электрического поля, при этом средство обработки информации выполнено в виде нейрокомпьютера, обученного на распознавание и классификацию аварийных режимов и соединенного с входом средства передачи информации.
Данное устройство определения местоположения и вида повреждения на воздушной линии электропередачи не может обеспечить высокую точность обнаружения аварии на линии электропередач, так как подразумевает сложную систему позиционирования внешних датчиков, и их ориентирования относительно проводников линии. Помимо этого на основе данных устройств нельзя построить надежную систему распознавания аварий, так как они используют для связи с внешними устройствами беспроводную связь стандарта GSM, и при этом работают в условиях высоких электромагнитных помех.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение точности определения факта и направления аварийных процессов на линиях электросетей.
Технический результат достигается тем, что предлагается универсальное устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях, выполненное в корпусе, на фронтальной панели которого расположены элементы индикации, а также управляющие элементы, выполненные в виде кнопок, а внутри корпуса размещена совокупность электронных модулей и блоков, образующих электрическую схему устройства, при этом электрическая схема устройства образована центральным вычислительным процессорным блоком, комбинированным блоком питания, блоком комбинированного интерфейса пользователя, блоком энергонезависимой памяти, схемами защиты и блоком внешних интерфейсов, при этом комбинированный блок питания включает в себя схему питания от электрической сети и резервный аккумулятор, комбинированный интерфейс пользователя включает в себя управляющие элементы, жидкокристаллический дисплей и индикаторные светодиоды, а блок внешних интерфейсов включает интерфейс для взаимодействия с внешним приемником глобальной спутниковой системы позиционирования и релейный выход для передачи рабочей информации внешним устройствам.
Корпус предлагаемого универсального устройства регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях может быть выполнен стандартизированной формы с возможностью установки на панель щита управления комплектного распределительного устройства электросети.
Блок внешних интерфейсов универсального устройства регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях может содержать интерфейс RS-485 для связи с внешними устройствами.
Предлагаемое универсальное устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях устанавливается непосредственно в контролируемую ячейку комплектного распределительного устройства (КРУ), и подключается к трансформаторам тока, установленным в контролируемой ячейке КРУ, и к трансформатору напряжения, установленному на контролируемой секции / системе шин, что позволяет напрямую взаимодействовать с контролируемой линией электропередач, повышая точность определения аварийных ситуаций на линии.
Предлагаемое универсальное устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях содержит комбинированный блок питания, включающий в себя схему питания от электрической сети и резервный аккумулятор, что позволяет устройству даже в случае перебоя в электропитании продолжать оставаться в дежурном режиме и регистрировать состояние контролируемой линии электропередач.
Предлагаемое универсальное устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях содержит блок комбинированного интерфейса пользователя, который сочетает в себе индикаторные светодиоды жидкокристаллический дисплей и управляющие элементы в виде кнопок, что позволяет оператору получить полную картину информации о текущем состоянии устройства, виде аварии на контролируемой линии и направлении ее поиска.
Предлагаемое универсальное устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях содержит блок внешних интерфейсов в который интегрирован интерфейс для взаимодействия с приемником глобальной спутниковой системы позиционирования, что позволяет увеличить точность определения времени аварии на контролируемой линии и ее направление. Кроме того предлагаемое универсальное устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях оборудовано релейными выходами и каналами связи по стандартному интерфейсу RS-485 для интеграции в системы телемеханики.
Использование оцифровки входных сигналов и их последующей процессорной обработки дает возможность повышения точности обнаружения факта и направления аварий на контролируемой линии. Встроенное программное обеспечение позволяет выполнять настройку конфигурации предлагаемого универсального устройства регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях. Программное обеспечение имеет широкий функционал, который в том числе позволяет выполнять: обновление программного обеспечения устройства, просмотр и экспорт журнала регистрируемых аварий, сброс аварийной индикации, квитирование аварии, просмотр входных сигналов в режиме реального времени.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом.
На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого универсального устройства регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях.
На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого универсального устройства регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях, которое состоит из центрального вычислительного процессорного блока 1, представляющего из себя компактную ЭВМ с процессором и оперативной памятью, входных схем защиты 3, предохраняющих устройство от электрического повреждения, блока оцифровки входных сигналов тока и напряжения с линии электропередач 2, который осуществляет аналого-цифровое преобразование входных сигналов тока и напряжения для последующей обработки, комбинированного блока питания 4, содержащего схему питания устройства от электрической сети и резервный аккумулятор, блока энергонезависимой памяти 5, блока внешних интерфейсов 7 и блока комбинированного интерфейса пользователя 6.
Предлагаемое универсальное устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях работает следующим образом. Устройство устанавливается в контролируемую ячейку КРУ электросети и подключается к электропитанию, трансформаторам тока, установленным в контролируемой ячейке КРУ и к трансформатору напряжения, установленному на контролируемой секции / системе шин. Посредством блока внешних интерфейсов 7 для повышения точности регистрации аварий на линии электросети к устройству может быть подключен приемник системы глобального спутникового позиционирования. Работа предлагаемой полезной модели основана на фиксации факта протекания аварийных токов в контролируемой линии. Электромагнитное поле тока в линии воспринимается посредством трансформаторов тока ячейки КРУ. Напряжение линии снимается трансформаторами напряжения ячейки КРУ. Контролируемые токи и напряжения через соответствующие входные схемы защиты 3, предохраняющие устройство от повреждения, поступают в блок оцифровки входных сигналов тока и напряжения с линии электропередач 2, где происходит их аналогово-цифровое преобразование для последующей обработки. Оцифрованные значения токов и напряжения поступают в центральный вычислительный блок 1, содержащий микропроцессор и оперативную память, где происходит анализ полученных величин и необходимые вычисления в соответствии с заложенным алгоритмом. Предлагаемое устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях ведет измерение мгновенных значений тока и напряжения, вычисляет значение амплитуды тока и напряжения, сравнивает полученные значения со значениями введенных базовых уставок, проводит анализ параметров. В случае превышения уставок, устройство на основе полученных данных определяет тип аварии и включает соответствующую индикацию аварийной ситуации посредством блока комбинированного интерфейса пользователя 6.
Наличие блока энергонезависимой памяти 5 позволяет предлагаемому устройству регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях сохранять во внутренней памяти время фиксации аварии (с точностью до секунды, а при условии использования внешнего приемника глобальной спутниковой системы позиционирования - с точностью до сотен мкс), максимальные и минимальные значения токов, измеренных в процессе фиксации аварии, тип аварии, и хранить в памяти данные о предыдущих авариях. Значения замеренных параметров, сохраненных в блоке энергонезависимой памяти 5, могут быть переданы на внешние устройства посредством релейного выхода или интерфейса RS-485 блока внешних интерфейсов 7.
После регистрации аварии, по истечении времени, установленного на таймере, либо при получении внешней команды посредством блока внешних интерфейсов 7, устройство возвращается в исходное состояние, выключает индикацию аварии блока комбинированного интерфейса пользователя 6 и переходит в режим ожидания.
В соответствии с предлагаемой полезной моделью было изготовлено устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях, которое успешно прошло все испытания и позволяет с высокой точностью регистрировать факт и направление поиска аварий в распределительных электросетях.
Таким образом, в результате создания предлагаемой полезной модели удалось получить устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электросетях, обладающее повышенной точностью при определения факта и направления аварийных процессов на линиях электросетей.