УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РАЗЪЕДИНИТЕЛЕМ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ФУНКЦИЕЙ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ
APPARATUS FOR CONTROLLING AN OVERHEAD POWER TRANSMISSION LINE DISCONNECTOR WITH A REMOTE CONTROL FUNCTION

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, предназначенным для обеспечения эксплуатации воздушных линий электропередачи высокого напряжения.
В процессе эксплуатации воздушных линий электропередачи часто возникает необходимость в отключении и подключении различных участков и ответвлений линии, например для обслуживания или замены электротехнического оборудования.
Также возможность секционирования протяженных воздушных линий электропередачи облегчает задачи поиска мест возникновения аварийных процессов, таких как различные виды коротких замыканий, и последующего их устранения. Точная информация о виде аварии и направлении, на котором она произошла, позволяет значительно снизить трудовые и временные затраты, необходимые для обслуживания воздушных линий электропередачи.
В настоящее время известен ряд электротехнических устройств (разъединителей), которые позволяют производить отключение и подключение участков воздушных линий электропередачи посредством ручного или автоматического привода.
Следует отметить, что предпочтительно обеспечить процесс включения и отключения устройства в момент, когда линия обесточена. Блокирование отключения под током необходимо ввиду отсутствия у выпускающихся промышленностью в настоящее время разъединителей дугогасящей системы, соответственно, изготовители гарантируют длительный срок службы разъединителей только при отключении тока не более 1-2 А, то есть тока воздушной линии на холостом ходу и тока намагничивания трансформаторов в трансформаторной подстанции. Блокирование включения под напряжением необходимо ввиду относительно медленного перемещения подвижного контакта разъединителя при включении. Соответственно, при включении под напряжением есть опасность обгорания контактов разъединителя по причине коммутации толчкового тока нагрузки. Эти факторы резко снижают срок службы механических исполнительных механизмов разъединителей воздушных линий.
Известно устройство определения короткого замыкания и защитного отключения воздушных линий электропередачи (патент РФ №2616073, МПК G01R 31/02, опубликовано 12.04.2017), содержащее элемент, обеспечивающий отключение линий электропередачи и связанный с ним датчик тока короткого замыкания, отличающееся тем, что элемент, обеспечивающий отключение линии электропередачи выполнен в виде разъединителя открытого типа и установлен на одной опоре вместе с датчиком тока, вход которого электрически соединен с проводом линии электропередачи, а выход с микропроцессором модуля фиксации, установленного на этой же опоре, снабженного светодиодным дисплеем и связанного управляющей связью с модулем управления, связанного управляющей связью с двигательным приводом разъединителя.
Недостатками предложенного устройства является то, что данное устройство конструктивно предназначено для контроля и управления одной фазой линии электропередачи, соответственно для использования на стандартной трехфазной линии электропередачи потребуется три таких устройства, что усложняет и удорожает построение системы мониторинга сети. Отсутствие беспроводных каналов связи между устройством и пультом диспетчера сильно ограничивает радиус применения предложенного устройства, также не решена задача безтокового включения и отключения соединителя.
За прототип предлагаемого изобретения принято известное интеллектуальное устройство для обеспечения эксплуатации воздушных линий электропередачи (патент РФ №2707386, МПК G01R 31/02, опубликовано 26.11.2019), включающее в себя закрепляемые на опоре воздушной линии электропередачи механический разъединитель линии с управляющим приводом, оснащенным электрическим исполнительным механизмом, и блок управления приводом, содержащий устройство для приема и передачи информации о состоянии системы на диспетчерский пункт и устройство индикации состояния системы, при этом управление механическим разъединителем линии может осуществляться дистанционно посредством передачи управляющих команд по каналу беспроводной связи стандарта GSM, блок управления приводом содержит контроллер электрического исполнительного механизма, микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации, включающий модуль ближней радиосвязи, блок управляющих элементов, блок индикаторов состояния системы дистанционного секционирования воздушных линий и блок приема-передачи информации по каналу беспроводной связи стандарта GSM, при этом микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации посредством модуля ближней радиосвязи связан с по меньшей мере тремя идентичными внешними датчиками аварийного процесса на линии, каждый из которых размещен непосредственно на проводе воздушной линии электропередачи и содержит размещенные в корпусе датчик тока, датчик напряжения, батарейный блок питания, и микропроцессорный управляющий блок, сравнивающий полученные значения тока и напряжения со значениями уставок тока короткого замыкания, включающий модуль ближней радиосвязи и индикаторный модуль.
Предлагаемое устройство при всех своих положительных конструктивных решениях, не позволяет осуществить автоматическую блокировку разъединителя сети, и таким образом исключить коммутацию при высоких значениях тока и напряжения в линии.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение срока службы разъединителей воздушных линий электропередачи.
Технический результат достигается тем, что предлагается устройство управления разъединителем воздушных линий электропередачи с функцией дистанционного управления, содержащее модуль управления приводом, включающий в себя контроллер электрического привода механического разъединителя воздушных линий электропередачи, микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации, блок элементов ручного управления, блок индикации состояния системы и блок приема-передачи управляющих команд по каналу беспроводной связи стандарта GSM, а также внешние датчики аварийного процесса на линии, каждый из которых включает микропроцессорный управляющий блок, датчик тока, датчик напряжения и батарейный блок питания, при этом микропроцессорный контроллер сбора, обработки и передачи информации и блок элементов ручного управления связаны с контроллером электрического привода разъединителя через блок блокировки отключения под нагрузкой.
Все компоненты предлагаемого устройства управления разъединителем воздушных линий с функцией дистанционного управления размещаются на базе одной опоры воздушной линии электропередачи, на которой уже смонтирован разъединитель воздушной линии рубящего или качающегося типа. При построении разветвленных систем для облуживания линий со сложной структурой используется необходимое количество устройств. При этом каждое из устройств работает независимо друг от друга, непосредственно взаимодействуя с пультом управления диспетчера через канал беспроводной связи стандарта GSM, что повышает надежность функционирования систем мониторинга и обслуживания воздушных линий электропередачи в целом.
Использование беспроводной связи стандарта GSM для обмена информацией между устройства управления разъединителем воздушных линий с функцией дистанционного управления и пультом управления диспетчера полностью устраняет все ограничения по дальности размещения предлагаемого устройства. Блок управляющих элементов, который входит в состав модуля управления приводом позволяет в оперативном режиме осуществлять управление предлагаемым устройством при осуществлении работ непосредственно на линии электропередачи.
Блок блокировки отключения под нагрузкой обеспечивает безопасное и безаварийное управление разъединителем как вручную, с помощью блока элементов ручного управления, так и дистанционно, с диспетчерского центра.
Три внешних датчика аварийного процесса на линии размещаются непосредственно на проводах воздушной линии электропередачи, по одному датчику на каждой фазе, в непосредственной близости от блока управления приводом. Каждый из датчиков содержит размещенные в корпусе датчик тока, датчик напряжения, батарейный блок питания, и микропроцессорный управляющий блок, включающий модуль ближней радиосвязи и индикаторный модуль. По результатам непрерывного замера величин тока и напряжения, и после сравнения их значений с уставками тока короткого замыкания, внешний датчик предает на блок управления приводом информацию о состоянии контролируемой линии электропередачи, что повышает точность определения вида и направления аварии на линии. Вследствие использования ближней радиосвязи, например стандарта Bluetooth, датчики могут быть расположены на удалении до 10 м от опоры воздушной линии электропередачи. Внешние датчики аварийного процесса на линии могут закрепляться на кабеле посредством быстросъемного соединения, выполненного в виде зажима. Индикаторный модуль внешнего датчика аварийного процесса на линии выполнен в виде светодиодного индикатора, который позволяет визуально определить текущий режим работы датчика, а также наличие и тип аварии.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами:
На Фиг. 1 показана структурная схема модуля управления приводом предлагаемого устройства управления разъединителем воздушных линий с функцией дистанционного управления, и внешнего датчика аварийного процесса на линии, которые связаны между собой посредством ближней радиосвязи.
На Фиг. 1 показаны следующие позиции:
1 - модуль управления приводом;
2 - внешний датчик аварийного процесса на линии;
3 - микропроцессорный контроллер сбора, обработки и передачи информации;
4 - контроллер электрического привода разъединителя;
5 - блок беспроводной связи стандарта GSM;
6 - блок блокировки отключения под нагрузкой;
7 - блок индикации состояния системы;
8 - блок элементов ручного управления;
9 - микропроцессорный управляющий блок;
10 - батарейный блок питания;
11 - датчик тока;
12 - датчик напряжения.
Предлагаемое устройство управления разъединителем воздушных линий с функцией дистанционного управления работает следующим образом. В случае, если необходимо отключить участок линии электропередач для ремонта или обслуживания электротехнического оборудования, находящегося на контролируемом участке, с пульта диспетчера подается управляющая команда на отключение нужного участка линии. Команда подается посредством канала беспроводной связи стандарта GSM модуля управления приводом 1 и поступает через микропроцессорный контроллер сбора, обработки и передачи информации 3 в блок блокировки отключения под нагрузкой 6. При наличии в воздушной линии рабочих тока и напряжения, измеряемых датчиками тока 11 и датчиками напряжения 12 внешних датчиков аварийного процесса на линии 2, микропроцессорный контроллер сбора и обработки и передачи информации 3 выдает команду на блокирование контроллера электрического привода разъединителя 4 в блок блокировки отключения под нагрузкой 6. Таким образом управление электрическим приводом не возможно ни с блока элементов ручного управления 8, ни дистанционно. Соответственно при отсутствии в линии рабочего тока и напряжения, контроллер электрического привода разъединителя 4 разблокируется посредством блока блокировки отключения под нагрузкой 6. В данном состоянии контроллер электрического привода разъединителя 4 обрабатывает полученную команду и выдает нужное питающее напряжение на электрический исполнительный механизм разъединителя. Электрический исполнительный механизм перемещает привод механического разъединителя линии, и таким образом участок линии электропередач отключается. Блок индикации состояния системы 7 показывает соответствующую индикацию. В случае возникновения необходимости у персонала, работающего непосредственно на линии электропередач оперативно отключить или подключить участок линии, не задействуя при этом пульт диспетчера, это возможно сделать путем воздействия на блок элементов ручного управления 8, после чего, при условии отсутствия блокировки команды блоком блокировки отключения под нагрузкой 6, управляющий сигнал подается в контроллер электрического привода разъединителя 4, и далее происходит отключение или подключение участка линии.
Три внешних датчика аварийного процесса на линии 2 устанавливаются и закрепляются непосредственно на проводах линии электропередачи с помощью быстросъемных зажимов. Питание каждого датчика осуществляется с помощью батарейного блока питания 10. Связь внешнего датчика аварийного процесса на линии 2 с модулем управления приводом 1 осуществляется по каналу ближней радиосвязи через модуль ближней радиосвязи, входящий в контроллер сбора и передачи информации 3 модуля управления приводом 2 и модуль ближней радиосвязи микропроцессорного управляющего блока 9. Датчики непрерывно ведут контроль за линией электропередачи с помощью датчиков тока 11 и датчиков напряжения 12. Значения с датчиков тока 11 и датчиков напряжения 12 обрабатываются микропроцессорным управляющим блоком 9, сравниваются со значениями уставок тока короткого замыкания, и затем через канал ближней радиосвязи данные о состоянии линии передаются в микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации 3 модуля управления приводом 1.
В соответствии с предлагаемым изобретением был изготовлен опытный образец устройства управления разъединителем воздушных линий с функцией дистанционного управления, который с успехом прошел все испытания и показал высокую надежность при работе.
Таким образом, при реализации предлагаемого изобретения удалось получить устройство управления разъединителем воздушных линий с функцией дистанционного управления, позволяющее не только с высокой точностью определять наличие и тип аварийных процессов на линиях, но и значительно продлевать срок службы разъединителей воздушных линий электропередачи.