Мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление тремя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения
MULTICONTACT SWITCHING SYSTEM HAVING INDEPENDENT CONTROL OF THREE POWER CONTACT GROUPS HAVING COMMON CONNECTION 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.
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 № 52276, МПК Н02В 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 её 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 трех участков линии электропередачи. Это достигается за счёт независимого управления контактными группами мультиконтактной коммутационной системы и контроля режимов её работы и режимов сети, в которой она установлена. Также это позволяет уменьшить недоотпуск электроэнергии потребителям, сократить убытки энергоснабжающих организаций и, таким образом, повысить надежность и эффективность систем электроснабжения потребителей.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемая мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление тремя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения, включающая в себя коммутационный элемент и блок управления и защиты, согласно изобретения, содержит первый выводной коммутационный элемент ручного управления, установленный в первой силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации, первый вакуумный 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 мультиконтактной коммутационной системы и предназначенный для коммутации первой силовой цепи с использованием дистанционных средств управления, второй выводной коммутационный элемент ручного управления, установленный во второй силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации, второй вакуумный коммутационный элемент дистанционного управления, представляющий собой вторую силовую контактную группу с независимым управлением, установленный во вторую силовую цепь между вторым выводным коммутационным элементом ручного управления и общей точки мультиконтактной коммутационной системы и предназначенный для коммутации второй силовой цепи с использованием дистанционных средств управления, третий выводной коммутационный элемент ручного управления, установленный в третьей силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации, третий вакуумный коммутационный элемент дистанционного управления, представляющий собой третью силовую контактную группу с независимым управлением, установленный в силовую цепь между третьим коммутационным элементом ручного управления и общей точкой мультиконтактной коммутационной системы и предназначенный для коммутации третьей силовой цепи с использованием дистанционных средств управления, блок управления первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, соединённый с первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок управления вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, соединённый со вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок управления третьим вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, соединенный с третьим вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок дистанционного управления силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы, соединённый с силовыми цепями между выводными коммутационными элементами ручного управления и вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления, также соединённый с блоками управления вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления и передающий команды, поступившие по силовой сети или по каналам связи, на блоки управления первым, вторым и третьим вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления, блок местного управления первой, второй и третьей силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы, соединённый с первой, второй и третьей силовыми цепями и с блоками управления первым, вторым и третьим вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления и передающий команды ручного управления на блоки управления первым, вторым и третьим вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления, блок контроля тока, соединённый с первой, второй и третьей силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы между первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, между вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, между третьим вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и третьим выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с блоками управления первым, вторым и третьим вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, и передающий команды отключения на блоки управления первым, вторым и третьим вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления при превышении тока в первой, или второй, или третьей силовых цепях более заданного значения тока, принятого за ток перегрузки или ток короткого замыкания, а также соединённый с блоком передачи данных для передачи значений тока в первой, второй и третьей силовых цепях по запросу, блок передачи данных, осуществляющий передачу информации о работе мультиконтактной коммутационной системы диспетчеру компании, обслуживающей электрическую сеть, в которой установлена мультиконтактная коммутационная система, блок контроля положения коммутационных элементов, соединённый с блоком передачи данных и коммутационными элементами, установленными в мультиконтактной коммутационной системе, контролирующий положения первого выводного коммутационного элемента ручного управления, первого вакуумного коммутационного элемента дистанционного управления, второго вакуумного коммутационного элемента дистанционного управления, третьего вакуумного коммутационного элемента дистанционного управления, второго выводного коммутационного элемента ручного управления и третьего выводного коммутационного элемента ручного управления, передающий данные об их положении в блок передачи данных, блок учёта электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии, соединённый с первой силовой цепью между первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый со второй силовой цепью между вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с третьей силовой цепью между третьим вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и третьим выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединённый с блоком передачи данных, осуществляющий учёт потребления электроэнергии и функции контроля качества электроэнергии в первой, второй и третьей силовых цепях и передающий данные в блок передачи данных, блок контроля напряжения, соединённый с первой силовой цепью между первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый со второй силовой цепью между вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединённый с третьей силовой цепью между третьим вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления и третьим выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с блоками управления первым, вторым и третьим вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления, с блоком передачи данных и осуществляющий контроль напряжения в силовых цепях мультиконтактной коммутационной системы и передающий данные о напряжении в них на блок передачи данных и на блоки управления вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема мультиконтактной коммутационной системы, имеющей независимое управление тремя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения.
Мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление тремя силовыми контактными группами, имеющими общую точку соединения содержит первый выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 1), первый вакуумный коммутационный элемент дистанционного управления (ВКЭДУ 2), второй вакуумный коммутационный элемент дистанционного управления (ВКЭДУ 3), третий вакуумный коммутационный элемент дистанционного управления (ВКЭДУ 4), второй выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 5), третий выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 6), блок управления первым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления (БУВКЭДУ 7), блок управления вторым вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления (БУВКЭДУ 8), блок управления третьим вакуумным коммутационным элементом дистанционного управления (БЭВКЭДУ 9), блок дистанционного управления силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы (БДУМКС 10), блок местного управления силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы (БМУМКС 11), блок контроля тока (БКТ 12), блок учёта электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии (БУЭ 15), блок контроля положения коммутационных элементов (БКПКЭ 14), блок передачи данных (БПД 13), блок контроля напряжения (БКН 16).
ВыКЭРУ 1 установлен в первой силовой цепи. ВКЭДУ 2 установлен в первую силовую цепь между ВКЭРУ 1 и общей точкой мультиконтактной коммутационной системы.  ВыКЭРУ 5 установлен во второй силовой цепи, ВКЭДУ 3 установлен во вторую силовую цепь между ВыКЭРУ 5 и общей точкой мультиконтактной коммутационной системы. ВыКЭРУ 6 установлен в третьей силовой цепи. ВКЭДУ 4 установлен в силовую цепь между ВыКЭРУ 6 и общей точкой мультиконтактной коммутационной системы.  БУВКЭДУ 7 соединён с ВКЭДУ 2. БУВКЭДУ 8 соединён с  ВКЭДУ 3. БУВКЭДУ 9 соединён с ВКЭДУ 4. БДУМКС 10 соединён с силовыми цепями между ВыКЭРУ 1 и ВКЭДУ 2, между ВыКЭРУ 5 и ВКЭДУ 3, между ВыКЭРУ 6 и ВКЭДУ 4, также соединён с БУВКЭДУ 7, с БУВКЭДУ 8, с БУВКЭДУ 9. БМУМКС 11 соединён с первой, второй и третьей силовыми цепями и соединён с БУВКЭДУ 7, БУВКЭДУ 8, с БУВКЭДУ 9. БКТ 12 соединён с первой, второй и третьей силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы между ВыКЭРУ 1 и ВКЭДУ 2, между ВыКЭРУ 5 и ВКЭДУ 3, между ВыКЭРУ 6 и ВКЭДУ 4, также соединён с БУВКЭДУ 7, с БУВКЭДУ 8, с БУВКЭДУ 9, а также соединён с БПД 13. БКПКЭ 14 соединён с БПД 13, с ВыКЭРУ 1, с ВКЭДУ 2, с ВыКЭРУ 5, с ВКЭДУ 3, с ВыКЭРУ 6, с ВКЭДУ 4.  БУЭ 15 соединён с силовыми цепями  между ВыКЭРУ 1 и ВКЭДУ 2, между ВыКЭРУ 5 и ВКЭДУ 3, между ВыКЭРУ 6 и ВКЭДУ 4, также соединён с БПД 13. БКН 16 соединён соединён с первой, второй и третьей силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы между ВыКЭРУ 1 и ВКЭДУ 2, между ВыКЭРУ 5 и ВКЭДУ 3, между ВыКЭРУ 6 и ВКЭДУ 4, соединён с БУВКЭДУ 7, с БУВКЭДУ 8, с БУВКЭДУ 9, с БПД 13.
Устройство работает следующим образом.
Подача напряжения на силовую цепь мультиконтактной коммутационной системы осуществляется с помощью выводных коммутационных элементов ручного управления (ВыКЭРУ 1, ВыКЭРУ 5, ВыКЭРУ 6), установленных в силовой цепи в зависимости от того, со стороны которой силовой сети расположен источник питания. При этомпитание подаётся на блок местного управлениямультиконтактной коммутационной системой (БМУМКС 11), в результате чего им автоматически подаётся команда на блоки управления первым, вторым и третьим вакуумными коммутационными элементами дистанционного управления (БУВКЭДУ 7, БУВКЭДУ 8, БУВКЭДУ 9) на включение  первого вакуумного коммутационного элемента дистанционного управления (ВКЭДУ 2), второго вакуумного коммутационного элемента дистанционного управления (ВКЭДУ 3), третьего вакуумного коммутационного элемента дистанционного управления (ВКЭДУ 4) соответственно. При включении первого выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ1) напряжение будет подано на первую силовую сеть за мультиконтактной коммутационной системой (если источник питания расположен не в первой силовой сети). При включении второго выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 5) напряжение будет подано на вторую силовую сеть за мультиконтактной коммутационной системой (если источник питания расположен не во второй силовой сети). При включении третьего выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 6) напряжение будет подано на третью силовую сеть за мультиконтактной коммутационной системой (если источник питания расположен не в третьей силовой сети). При местном управлении мультиконтактной коммутационной системой команда на включение/отключение первой, второй и третьей силовых цепей подаётся с помощью БМУМКС 11. При этом команды отключения соответствующих силовых цепей подаются от БМУМКС11 на БУВКЭДУ 7, БУВКЭДУ 8, БУВКЭДУ 9, которые, в свою очередь, отключают ВКЭДУ 2, ВКЭДУ 3 и ВКЭДУ 4 за счёт прекращения подачи питания на их электромагниты. Также отключение/включение ВКЭДУ2, ВКЭДУ 3 и ВКЭДУ 4мультиконтактной коммутационной системы можно осуществить с помощью команд, поданных на БУВКЭДУ 7, БУВКЭДУ 8 и БУВКЭДУ 9от блока дистанционного управления мультиконтактной коммутационной системой (БДУМКС10). БДУМКС 10получает команды на включение или отключение соответствующих ВКЭДУ мультиконтактной коммутационной системы 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 мультиконтактной коммутационной системы с помощью сигнала получаемого через канал связи, например JPS, JPRS, Глонасс, радио или другой канал. При возникновении в силовой цепи за мультиконтактной коммутационной системой до ВКЭДУ 2, ВКЭДУ 3 или ВКЭДУ 4тока перегрузки или тока короткого замыкания блок контроля тока (БКТ 12) подаст сигнал на определенный БУВКЭДУ 7, БУВКЭДУ 8, БУВКЭДУ 9 соответственно на отключение ВКЭДУ 2, ВКЭДУ 3 или ВКЭДУ 4. В этом случае, если в логике работы БУВКЭДУ 7, БУВКЭДУ 8 и БУВКЭДУ 9заложен алгоритм осуществления автоматического повторного включения (АПВ) ВКЭДУ 2 (ВКЭДУ 3, ВКЭДУ 4), то после выдержки времени будет осуществлено соответствующее АПВ ВКЭДУ 2, АПВ ВКЭДУ 3 или АПВ ВКЭДУ 4 и, если оно будет неуспешным, то есть в первой, во второй или соответственно в третьей силовой сети за мультиконтактной коммутационной системой до ВКЭДУ 2, ВКЭДУ 3 или ВКЭДУ 4, повторно появится ток перегрузки или ток короткого замыкания, то БКТ 12 повторно подаст сигнал на БУВКЭДУ 7, БУВКЭДУ 8 или БУВКЭДУ 9 на отключение ВКЭДУ 2, ВКЭДУ 3 или ВКЭДУ 4. При этом будет заблокирована возможность дистанционного включения мультиконтактной коммутационной системы до устранения повреждений в силовой цепи за ВКЭДУ 2, ВКЭДУ 3 или ВКЭДУ 4. Также при этом будет отправлено сообщение о повреждении за ВКЭДУ 2, ВКЭДУ 3 или ВКЭДУ4.Если АПВ будет успешным, то мультиконтактная коммутационная система продолжит работу в нормальном режиме. Положение коммутационных элементов мультиконтактной коммутационной системы контролируется с помощью блока контроля положения коммутационных элементов (БКПКЭ 14), который при изменении положения коммутационных элементов ВКЭДУ 2, ВКЭДУ 3, ВКЭДУ 4, ВыКЭРУ 1, ВыКЭРУ4, ВЫКЭРУ 5 передаёт соответствующие данные в блок передачи данных (БПД 13). Блок учёта потребления электроэнергии с функцией  контроля качества электрической энергии (БУЭ 15) осуществляет учёт электроэнергии, переданный через первую, вторую и третью силовые цепи мультиконтактной коммутационной системы, а также контролирует 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 мультиконтактной коммутационной системы. Блок контроля напряжения (БКН 16) контролирует напряжение в силовых цепях мультиконтактной коммутационной системы между ВыКЭРУ 1 и ВКЭДУ 2, между ВКЭДУ 3 и ВыКЭРУ5, между ВКЭДУ 4 и ВыКЭРУ 6 и передает информацию о наличии или отсутствии напряжения на БПД 13 и на БУВКЭДУ 7, БУВКЭДУ 8, БУВКЭДУ 9.
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 путём включения соответствующих силовых контактных групп. Также устройство позволяет секционировать электрическую сеть посредством её деления на участки путём отключения соответствующих силовых контактных групп при повреждениях в силовых сетях, подключенных к мультиконтактной коммутационной системе. 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.