ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ
DIGITAL TRANSFORMER SUBSTATION

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть применено при создании новых и модернизации существующих электрических подстанций в соответствии с концепцией цифровой подстанции.
Цифровая трансформаторная подстанция состоит из двух блоков оборудования питания отдельных потребителей электрической энергии.
В группе аналогов известны электрические повышающие и понижающие подстанции, в т.ч. комплектные трансформаторные подстанции, трансформаторные подстанции киоскового типа, включающие вводное устройство, распределительное устройство, силовые трансформаторы. Например, подстанция трансформаторная комплектная (патент РФ на изобретение 2164049, Н02В 7/06, опубликованный 10.03.2001), подстанция двухтрансформаторная комплектная (патент РФ на полезную модель 61473, Н02В 5/00, опубликованный 27.02.2007), электрическая трансформаторная подстанция (патент РФ на полезную модель №100681, Н02В 5/00, опубликованный 20.12.2010), типовая схема двухтрансформаторной подстанции 6-10/0,4 кВ (Типовые схемы принципиальные электрических распределительных устройств напряжением 6-750 кВ подстанций и указания по их применению, ПИ и НИИ по проектированию энергетических систем и электрических сетей «ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ», Москва, 1993. С.22, 73-75).
Рассмотренные аналоги характеризуются низким уровнем автоматизации, что не позволяет производить оперативное регулирование качества электроснабжения потребителей.
Известны решения, направленные на автоматизацию работы трансформаторных подстанций: модуль управления и мониторинга ячейки комплектного распределительного устройства и цифровая подстанция с ячейкой комплектного распределительного устройства, снабженной таким модулем (патент РФ на полезную модель №107411, Н02В 13/00, опубликованный 10.08.2011) и автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции (патент РФ на изобретение №2468407, G05B 19/00, H02J 13/00, опубликованный 27.11.2012).
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции (патент РФ на изобретение №2468407, G05B 19/00, H02J 13/00, опубликованный 27.11.2012).
Приведена функциональная схема автоматизированной системы мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции, реализующая функции автоматического мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции.
Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции содержит датчики технических параметров оборудования электрической подстанции, преобразователи электрического сигнала в оптический, оптическую шину передачи данных, преобразователи оптического сигнала в электрический сигнал, устройство мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции, кластера серверов, компьютеров, внутренней информационной шины кластера, устройство управления оборудованием электрической подстанции, рабочее место оператора, отдельную шину команд управления устройствами исполнения команд управления оборудованием электрической подстанции, терминал удаленного доступа.
Недостатком данной автоматизированной системы мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции является отсутствие возможности автоматического регулирования напряжения у потребителей и дистанционного управления коммутационной аппаратурой.
Недостатки автоматизированной системы мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции устраняются предлагаемым решением.
Решаемая задача - усовершенствование функций автоматизированной системы управления.
Технический результат - возможность автоматического регулирования напряжения у потребителей и дистанционного управления коммутационной аппаратурой.
Этот технический результат достигается тем, что в автоматизированную систему мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции вводятся элементы регулирования напряжения трансформаторного оборудования электрической подстанции и модернизируется устройство мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции.
В отличие от прототипа обеспечивается местное, дистанционное, автоматическое и ручное цифровое управление регулированием напряжения трансформаторного оборудования электрической подстанции.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемой цифровой трансформаторной подстанции.
Цифровая трансформаторная подстанция содержит два блока оборудования питания отдельных потребителей электрической энергии 1 и 2, каждый из которых включает в себя: датчики технических параметров 3, подключенные одними выводами к оборудованию электрической подстанции 4, другими выводами - к преобразователям электрического сигнала в оптический 5, оптическую шину передачи данных 6 из преобразователя 5 в преобразователь 7 оптического сигнала в электрический сигнал, поступающий на информационные входы технологической системы управления 8, а именно системы управления 9, распределяющей информационные потоки между подсистемами: анализа диагностических параметров 10; управления 11 устройствами исполнения команд управления 12; учета действующих значений токов и напряжений 13; защиты 14, выходные цепи которых объединяются на входах системы сетевого взаимодействия 15, дополнительно соединенной с системой управления 16 оборудованием электрической подстанции, оптическая шина команд управления 17 устройства исполнения команд управления одними концами подключена к системе управления 9, а другими - к устройству исполнения команд управления 12. Причем оба блока 1 и 2 соединены посредством шины сетевого взаимодействия 18, подключенной к системам сетевого взаимодействия 15 блоков 1 и 2.
В отличие от прототипа содержит: два блока оборудования питания отдельных потребителей электрической энергии 1 и 2, в которых устройство мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции заменено на технологическую систему управления 8, включающую в себя систему управления 9, подсистему анализа диагностических параметров 10, подсистему управления 11 устройствами исполнения команд управления 12, подсистему учета действующих значений токов и напряжений 13, подсистему защиты 14, систему сетевого взаимодействия 15, систему управления оборудованием электрической подстанции 16; устройство исполнения команд управления 12, дополненного функциями регулирования напряжения оборудования электрической подстанции; шину сетевого взаимодействия 18, осуществляющую обмен данными между системами сетевого взаимодействия 15 блоков 1 и 2 по сети Ethernet.
Устройство работает следующим образом. Датчики технических параметров 3 осуществляют формирование сигналов, пропорциональных мгновенным значениям токов и напряжений каждого блока оборудования электрической подстанции 4. Полученные электрические сигналы преобразуются в оптические преобразователем 5. Оптическая шина передачи данных 6 передает информацию с высокой степенью помехозащищенности на преобразователь 7 оптического сигнала в электрический, который формирует электрические сигналы технических данных, подаваемых на вход программируемой технологической системы управления (ТСУ) 8. Система управления 9 ТСУ в соответствии с запрограммированными в ней алгоритмами выполняет функции управления и обмена данными между подсистемами: анализа диагностических параметров 10; управления 11 устройствами исполнения команд управления 12; учета действующих значений тока и напряжения 13; защиты 14.
Подсистема учета действующих значений тока и напряжения 13 выполняет расчеты по определению величин действующих токов и напряжений питающей сети, нагрузки, силовых элементов, оборудования электрической подстанции 4, подсистема анализа диагностических параметров 10 выполняет функцию тестирования оборудования 4 и его элементов, подсистема управления 11 устройствами исполнения команд управления 12 выполняет формирование сигналов управления устройствами исполнения команд управления 12 трансформаторного оборудования электрической подстанции 4, подсистема защиты 14 обеспечивает синхронизацию работы элементов устройства исполнения команд управления 17 и контроль величин токов и напряжений аварийных режимов работы оборудования. Обобщение данных работы подсистем 10, 11, 13, 14 осуществляется в системе управления 9 и передается в систему сетевого взаимодействия 15, обеспечивающую обмен данными с устройством управления оборудованием электрической подстанции 16 блоков оборудования 1 и 2, а также с внешними дистанционными системами управления по сети Ethernet.
Предлагаемая цифровая трансформаторная подстанция позволяет автоматизировать процессы преобразования, передачи и распределения электрической энергии, выполнять местное, удаленное дистанционное, автоматическое и ручное цифровое управление регулированием напряжения трансформаторного оборудования электрической подстанции.
Сравнение заявленного изобретения с прототипом позволило установить, что оно отличается от последнего составом системы управления, возможностью регулирования напряжения трансформаторного оборудования, следовательно, соответствует критерию «новизна».
Сравнение заявленного изобретения с другими известными решениями в данной области техники показало, что идентичные признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, обеспечивают получение нового технического результата, и поэтому оно соответствует критерию «изобретательский уровень».
Применение заявленного изобретения в энергетике при организации автоматизированного местного и дистанционного регулирования величины напряжения обеспечивает его соответствие критерию «промышленная применимость».
Источники информации
1. Патент РФ на изобретение 2164049.
2. Патент РФ на полезную модель 61473.
3. Патент РФ на полезную модель №100681.
4. Патент РФ на полезную модель №107411.
5) Патент РФ на изобретение №2468407.