СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И УСТРАНЕНИЯ ВСЕХ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, А ТАКЖЕ СПОСОБ ЕЕ КОНСТРУИРОВАНИЯ
ELECTRIC POWER DISTRIBUTION SYSTEM FOR DETECTING AND ELIMINATING ALL ELECTRICAL CIRCUIT MALFUNCTIONS, AS WELL AS METHOD FOR ITS DESIGN

[Область техники]
[0001] Настоящее изобретение относится к системе распределения электроэнергии для обнаружения и устранения всех неисправностей электрической цепи, выполненной с возможностью предотвращения удара электрическим током, пожара и перебоев подачи электроэнергии путем обнаружения неисправностей электрической цепи, таких как повышение сопротивления, дуга, открытая фаза, утечка электричества, частичное отсоединение кабеля, неисправность соединения и ненормальный входной поток напряжения в каждом электрическом оборудовании, которая содержит блок обнаружения/восстановления в режиме реального времени, генерирующий электрические сигналы вследствие неисправностей электрической цепи в соответствии с секцией с неисправностью, местом с неисправностью и местоположением оборудования, а также выполняющий разрыв, устранение, уведомление, слежение и управление или восстановление электроэнергии с неисправностью, когда такие неисправности электрической цепи происходят в электрическом оборудовании, использующем трехфазную или однофазную электроэнергию, в настоящей системе распределения электроэнергии или в линии подачи электроэнергии (линии электропередач, шинопроводе и т.д.), а также к способу ее конструирования.
[Уровень техники]
[0002] В целом, под электрическим оборудованием подразумевается машинное оборудование, оборудование, гидротехнические сооружения, водоводы, резервуары, линии электропередач, линии безопасной связи и другое оборудование, установленное для выработки электроэнергии, передачи, подстанции, распределения или использования электричества. Электрическому оборудованию соответствует электрическое оборудование для корпоративного использования, общее электрическое оборудование и частное электрическое оборудование. В качестве примера электрического оборудования можно привести трехфазную четырехкабельную систему распределения электроэнергии, которая подает электроэнергию путем комбинации нейтральной линии N и линии подачи электроэнергии (R-фаза, S-фаза и T-фаза) таким способом, как Y-соединение, дельта-соединение, Y-дельта-соединение и т.п. Здесь, в случае соединения с нагрузкой, соединение одной линии подачи электроэнергии с другой линией подачи электроэнергии образует 380 В, а соединение одной линии подачи электроэнергии (например, А-фазы) с нейтральной линией N образует 220 В для подачи электроэнергии на однофазную нагрузку.
[0003] Здесь, нейтральной линией N обозначена линия, которая в целом обрабатывает линию на одной сторону каждой фазы в многофазной многокабельной линии. Несмотря на то, что шесть пучков электрических кабелей в принципе необходимо для использования трех фаз, если линии на одной стороне в целом обрабатываются путем сдвига фаз однофазных двухкабельных линий не меньше чем на 120° соответственно, кабели уменьшаются до четырех пучков, а потенциал общей обрабатываемой точки становится нулевым (0) в результате суммы векторов. Такой нулевой потенциал (нуль-потенциал) становится эталонным потенциалом, который становится так называемой N-фазой, т.е. нейтральной линией.
[0004] В этом состоянии, несмотря на то, что нейтральная линия должна иметь нуль-потенциал, т.е. потенциал Земли, в принципе, нейтральная линия может иметь слабое напряжение, когда фаза каждой из RST-фаз фактически не становится равной точно 120° в поле. В этой точке, если нейтральная линия, которая в целом соединена с линией Земли, представляющей собой линию потенциала Земли, для предотвращения возрастания потенциала нейтральной линии поддерживается нуль-потенциал, хотя существует небольшое отличие в фазе каждой из RST-фаз, когда нейтральная линия вступает в контакт с Землей.
[0005] Здесь, два соединенных кабеля используются в однофазной линии распределения, а поскольку один из двух кабелей соединен с нейтральной линией, которая имеет потенциал, равный потенциалу Земли, а другой кабель соединен с линией подачи электроэнергии, имеющей разницу потенциалов 220 В с Землей, то если в линии подачи электроэнергии имеет место утечка электричества (заземления), то риск смерти от удара электрическим током или возникновения пожара является очень высоким.
[0006] Кроме того, если нейтральная линия на стороне подачи электроэнергии, с которой в целом соединена однофазная нагрузка, отсоединена, то в неполную нагрузку будет поступать напряжение с отклонением ввиду несбалансированных нагрузок, отличающихся друг от друга, по нейтральной линии, в целом соединенной с другой фазой из трех фаз, и, следовательно, это часто приводит к повреждению электрического устройства от перегрева и возникновению пожара, вызванного перегревом, и, кроме того, нулевая гармоника, проходящая в нейтральную линию, приводит к протеканию излишнего тока с отклонением по нейтральной линии, приводя к поражению электрическим током. Для того, чтобы это предотвратить, устанавливают размыкатель цепи в фасонном корпусе (MCCB) и размыкатель в случае утечки электрического тока (ELB).
[0007] MCCB, который является размыкателем цепи, защищающим поток излишней нагрузки в кабеле и от короткого замыкания, в целом заключается в фасонный корпус и используется для защиты кабелей в цепи низкого напряжения переменного тока в помещении, составляющего 600 В или ниже, или постоянного тока, составляющего 250 В или ниже. В целом, размыкатель цепи также называется MCCB.
[0008] Кроме того, размыкатель в случае утечки электрического тока (ELB) представляет собой устройство для предотвращения удара электрическим током путем обнаружения утечки тока приблизительно от 5 до 30 мА. Большинство предохранителей или MCCB работают при высоком токе, составляющем приблизительно несколько амперов (А). Таким образом, ELB должен использоваться для предотвращения несчастных случаев в результате удара электрическим током, вызванных незначительной утечкой тока, и предполагается, что он обнаруживает утечку тока приблизительно от 5 до 30 мА и разрывает цепь в течение от 25 до 40 мс для предотвращения попадания удара электрическим током в сердце пострадавшего и его смерти от удара электрическим током. Утечка тока, которая становится основой для разрыва, варьируется в зависимости от страны и региона, при этом в Корее она ограничена до одной-двух тысячных номинального тока. Если номинальный ток ELB составляет 100 А, то его утечка тока находится в пределах 50 мА.
[0009] Обычный ELB измеряет разницу между выходящим током в линию подачи электроэнергии и поступающим током в нейтральную линию. Если сумма выходящего тока и поступающего тока не равняется нулю, то это означает, что где-то имеет место утечка тока. В этот момент ELB активируется для перекрытия утечки тока. ELB находится во взаимодополняющем отношении с размыкателем цепи, который перекрывает сильный ток. Поскольку перенапряжение или короткое замыкание не может быть предотвращено с помощью только лишь размыкателя цепи, предназначенного для утечки электрического тока, то в большинстве случаев используется размыкатель цепи для перекрытия как излишнего тока (короткого замыкания), так и утечки электрического тока.
[0010] Кроме того, ELB для перекрытия утечки тока 500 мА или выше устанавливают в окружающем пространстве центра обработки и хранения данных или подобного, который может работать при несчастном случае, когда ток прерывания является низким. Такой размыкатель при утечке электрического тока устанавливают для защиты от пожара, а не для защиты от удара электрическим током.
[0011] Однако пожары, возникающие в результате электричества, ежегодно не уменьшаются, и большинство пожаров происходят у потребителей с низким напряжением, а не у потребителей с высоким напряжением, ввиду плохого электрооборудования у потребителей с низким напряжением. Когда электричество, отсоединенное от нейтральной линии, или электричество открытой фазы подается из линии распределению, когда подается электричество неправильного соединения, когда подается напряжение с отклонением, такое как толчок напряжения, или когда в электрическом оборудовании потребителя происходит неисправность электрической цепи, такая как повышение сопротивления, неисправность соединения (дуга) или т.п., потребитель с низким напряжением не может ничего сделать с неисправностью электрической цепи, и, следовательно, в нагрузку может попасть напряжение с отклонением, или электрическое оборудование перегревается или перегорает, что приводит к удару электрическим током или пожару, вызванному электричеством.
[0012] Кроме того, область получения электричества от входа здания у потребителя с низким напряжением до распределительной панели/щита, в которой/котором установлен размыкатель цепи, является мертвым пространством в части мониторинга неисправностей электрической цепи, таких как утечка электрического тока, и если в этой области произойдет непредвиденная утечка электрического тока, то это приведет к телесным повреждениям и ущербу имущества от удара электрическим током и пожара, вызванного электричеством, без каких-либо мер. Существует множество причин таких пожаров, вызванных электричеством, основными факторами которых являются следующие.
[0013] Во-первых, короткое замыкание; если покрытие (оплетка) кабеля снята, если кабель крепят с помощью гвоздей, штырей или т.п., или если на двигающийся кабель располагают тяжелый предмет, то два пучка кабеля вступают в контакт друг с другом за счет прямого или непрямого сопротивления, и ток может сосредоточенным образом протекать в часть контакта, в которую легко может протекать ток, что вызывает явление короткого замыкания, и в этот момент, ввиду контакта между проводниками, возникают искры, приводящие к пожару.
[0014] В случае перегрузки, когда количество электричества, больше чем номинальная мощность, используется с избытком или возникает ввиду несбалансированного тока, из электрического кабеля, самого электрического устройства или соединительной части кабельного механизма с избытком вырабатывается тепло, и потенциально оно может положить начало пожару.
[0015] Несбалансированное напряжение происходит ввиду открытой фазы, отсоединения и неисправности устройства с нагрузкой при сбалансированных нагрузках (трехфазных двигателей и т.д.), когда нейтральная линия на стороне подачи электроэнергии несбалансированной однофазной нагрузки в трехфазной четырехкабельной системе или однофазной трехкабельой системе отсоединяется или когда в устройстве с нагрузкой имеет место неисправность. Излишний ток в трехфазной сбалансированной нагрузке может быть защищен до некоторой степени с помощью электронного реле излишнего тока (EOCR), однако если имеет место отклонение в виде открытой фазы или нейтральная линия отсоединяется при управлении электроэнергией на начальной стадии (время задержки) запуска двигателя, то будет нелегко защитить излишний ток ввиду отклонения подачи управляющей электроэнергии ECOR или т.п. В частности, если нейтральная линия отсоединяется в однофазной двухкабельной системе на стороне подачи электроэнергии, то на стороне нагрузки происходит перебой подачи электроэнергии, а реле (размыкатель) перестает работать, при этом, если линия подачи электроэнергии замкнута, то может произойти удар электрическим током или на потребителя, который использует небольшую нагрузку, может пойти перенапряжение, так что какие-либо меры противодействия по устранению неисправностей электрической цепи отсутствуют даже в случае повреждения электрического оборудования, перегрева или пожара.
[0016] Утечка электрического тока относится к электрической цепи, по которой протекает электрический ток и выходит наружу через объект, отличный от проводящего кабеля. Ввиду того, что ток течет к зданию, вспомогательным сооружениям и т.д., не проходя через часть, выполненную в виде пропускной части для накопления тепла, накопление тепла может вызвать пожар ввиду короткого замыкания.
[0017] Неисправность соединения и частичное отсоединение кабеля происходят в результате отсоединения точки соединения (ответвления цепи и т.д.) электрического кабеля или проводника в электрическом кабеле. В этом случае, ввиду повторения соединения и отсоединения возникает дуга и сопротивление, которые вызывают помеху для потока электрического тока. Когда такая помеха накапливается в течение заранее определенного периода времени или дольше, оплетка электрического кабеля обугливается и положительные (+) и отрицательные (-) электроды, которые являются проводниками электрического кабеля, сталкиваются друг с другом, вызывая пожар.
[0018] Кроме того, когда происходит перегрев ввиду повышения сопротивления проводника в результате повышения сопротивления, обугливания (порчи) и т.п., происходит удар электрическим током или пожар, и по мере продолжения перегрева, излишний ток, перенапряжение, несбалансированная электроэнергия ввиду возникновения короткого замыкания, открытая фаза, отсоединение и т.п. может вызвать пожар от электричества, однако не существует технологии, которая могла бы обнаружить отклонение, такое как обугливание (порча) в преобразователях, и действительность такова, что самый последний способ проверки основан на невооруженном взгляде электрика, и здесь будет описан дефект соединения, который может быть частично обнаружен.
[0019] Как было описано выше, существуют различные причины пожаров, вызванных электричеством, и каждая причина пожара отличается в части всех сопутствующих физических явлений, так что все способы, используемые для обнаружения причин пожаров, вызванных электричеством, отличаются, как и отличаются типы реле защиты.
[0020] В качестве примера обнаружения неисправности соединения, существующее устройство для обнаружения неисправности соединения и состояния отклонения в электрической цепи в целом определяет температуру, изменение напряжения и тока, изменение гармоники (VTHD, ITHD) и т.п. для обнаружения неисправности соединения, и в таком связанном уровне техники должны измеряться различные факторы качества электричества, или же устройство для определения температуры должно быть установлено отдельно, и, определенно, электрическое явление, возникающее при неисправности соединения, не может быть точно проанализировано и идентифицировано.
[0021] То есть, в связанном уровне техники для обнаружения через изменение гармоники, когда потребитель использует сварочную машину и дуговую нагрузку, VTHD и ITHD могут серьезно повышаться, и поскольку значения могут серьезно колебаться даже в нормальном состоянии из-за слабой нагрузки, сильной нагрузки и пиковой нагрузки, уверенности в том, что это было вызвано неисправностью соединения, нет.
[0022] Кроме того, связанный уровень техники для обнаружения неисправности соединения на основе одного фактора значения напряжения или значения тока также обладает ограничением при определении неисправности соединения, если источники напряжения и тока разделены (подача потребителям осуществляется отдельно трансформатором напряжения (PT) и трансформатором тока (CT)).
[0023] Неисправность соединения является неисправностью, которая происходит в потоке электрического тока в результате возникновения дуги в точке соединения электрического кабеля (ответвления цепи и т.д.) и создания сопротивления. Если неисправность сохраняется дольше, чем заранее определенный период времени, температура может повыситься, при этом оплетка (изоляционный материал) электрического кабеля обугливается и размягчается, что приводит к запутанности в электрической цепи, то есть положительные (+) и отрицательные (-) электроды электрического кабеля сталкиваются друг с другом, приводя к возникновению короткого замыкания, повреждению от перегорания электрического оборудования и даже пожару, вызванному электричеством.
[0024] В частности, по мере повышения сопротивления поверхности контакта ввиду неисправности соединения кабеля, тепло поверхности контакта проводника (кабеля) повышается, а тепло от высокой температуры повреждает изоляцию между проводниками (кабелями), вызывая короткое замыкание между проводниками. Кроме того, возникает дуга ввиду контакта между проводниками, и устройство перегорает за счет дугового нагрева, что приводит даже к пожару, вызванному электричеством.
[0025] Поэтому была начата разработка и обеспечение оборудования, которое могло бы предотвратить поражения электрическим током и пожары вследствие коротких замыканий, излишних токов или утечки электрического тока, возникающих на стороне нагрузки выключателя (размыкателя цепи), однако в нем не предусмотрен размыкатель цепи (выключатель) для точного выполнения обнаружения или разрыва в случае дуги проводника, повышения сопротивления, перегрева, отсоединения нейтральной линии, открытой фазы линии подачи электроэнергии, несбалансированного поступающего потока напряжения с отклонением, частичного отсоединения кабеля или неисправности соединения, или в случае неправильного соединения кабеля, утечки электрического тока, неисправности заземления или короткого замыкания на стороне подачи электроэнергии.
[0026] То есть было разработано большое количество технологий для обнаружения коротких замыканий, утечки электрического тока (неисправностей заземления), перегрузок и т.п. на стороне нагрузки, однако не была разработана технология для точного обнаружения неисправности электрической цепи и ее разрыва, а также принятия мер в случае возникновения дуг, повышения сопротивления, перегрева, отсоединения нейтральной линии, открытой фазы линии подачи электроэнергии, несбалансированного поступающего потока напряжения с отклонением, частичного отсоединения кабеля или неисправности соединения на стороне подачи электроэнергии и стороне нагрузки, или в случае неправильного соединения кабеля, утечки электрического тока, неисправности заземления или короткого замыкания на стороне подачи электроэнергии. Таким образом, Корейская электроэнергетическая корпорация (KEPCO) проверяет распределительные линии невооруженным взглядом, при этом тратя много рабочей силы/труда и бюджета на инфракрасные камеры (для формирования тепловых изображений) для поиска распределительных линий с неисправностями соединения.
[0027] Таким образом, имеется как никогда срочная потребность в технологии, которая была бы способна точно определять неисправность электрической цепи, касающуюся дуг, повышения сопротивления, перегрева, отсоединения нейтральной линии, открытой фазы линии подачи электроэнергии, несбалансированного поступающего потока напряжения с отклонением, частичного отсоединения кабеля или неисправности соединения на стороне подачи электроэнергии и стороне нагрузки, или в случае неправильного соединения, утечки электрического тока, неисправности заземления или короткого замыкания на стороне подачи электроэнергии, и предотвращать повреждения, вызываемые перегоранием электрического устройства, пожаром от электричества, ударом электрическим током, а также смертельные исходы.
[0028] Технологии, которые в настоящее время предложены для решения проблем, вызванных неисправностью соединения, открытой фазой, отсоединением, несбалансированным перенапряжением и излишним током, раскрыты в незащищенной корейской публикации № 10-2009-0004718 (опубликована 12 января, 2009 г) (Название изобретения: Устройство и способ обнаружения отошедшего контакта) (Далее по тексту называется «связанным уровнем техники 1»), регистрации патента Республики Корея № 10-1109024 (зарегистрирован 17 января, 2012 г.) (Название изобретения: Устройство и способ обнаружения отошедшего контакта счетчика ватт-часов) (Далее по тексту называется «связанным уровнем техники 2»), регистрации патента Республики Корея № 10-1803431 (зарегистрирован 24 ноября, 2017 г.) (Название изобретения: Трансформаторная система для восстановления в режиме реального времени и способ ее конструирования в случае неисправности однофазной линии подачи электроэнергии) (Далее по тексту называется «связанным уровнем техники 3») и незащищенной корейской публикации № 10-2015-0128124 (опубликована 18 ноября, 2015 г.) (Название изобретения: Реле излишнего тока (Далее по тексту называется «связанным уровнем техники 4»).
[0029] Раскрытый «связанный уровень техники 1»
[0030] может защищать пользователя от риска пожара путем обнаружения отошедшего контакта, используя изменения эффективного значения тока, коэффициента мощности, мгновенного значения тока, гармоник или т.п. в качестве индекса, и соответствующим образом выключая подачу электроэнергии. Поскольку отошедший контакт определяется, когда из пяти факторов, по которым можно обнаружить отошедший контакт, удовлетворены два или более факторов, отошедший контакт обнаруживается более корректно. Кроме того, информация о выключении подачи электроэнергии из-за отошедшего контакта передается на оконечное устройство пользователя, так что пользователь, находящийся в удаленном месте, может легко узнать об этом.
[0031] Раскрытый «связанный уровень техники 2»
[0032] включает в себя блок обнаружения напряжения и тока, обнаруживающий напряжение и ток, подаваемые потребителю, блок вычисления коэффициента мощности, вычисляющий значение коэффициента мощности в течение заданного общего времени измерения и единицы измерения времени на основе обнаруженных значений напряжения и тока, блок определения отошедшего контакта, определяющий отошедший контакт, когда значение коэффициента мощности, вычисленное в течение заданного общего времени измерения и единицы измерения времени, непрерывно уменьшается в диапазоне значения, меньшего чем заранее определенное опорное значение, и блок интерфейса, передающий сигнал отошедшего контакта на удаленный сервер, когда блоком определения отошедшего контакта определен отошедший контакт, и он выполнен с возможностью предотвращения перегорания электрического устройства (счетчика ватт-часов), вызванного отошедшим контактом, за счет предотвращения отошедшего контакта счетчика ватт-часов.
[0033] Раскрытый «связанный уровень техники 3»
[0034] включает в себя трансформатор на стороне подачи электроэнергии, имеющий нейтральную точку трансформатора на стороне подачи электроэнергии и заземляющий нейтральную точку для того, чтобы постепенно уменьшать разницу потенциалов с Землей по сравнению с имеющейся разницей потенциалов; и по меньшей мере два трансформатора на стороне нагрузки, имеющие нейтральную точку и заземляющие нейтральную точку или соединяющие нейтральную точку с нейтральной точкой трансформатора на стороне подачи электроэнергии для устранения неисправности электрической цепи на стороне подачи электроэнергии в режиме реального времени, причем когда на однофазной стороне подачи электроэнергии трехфазной или однофазной системы распределения электроэнергии имеет место отсоединение, отошедший контакт, частичное отсоединения кабеля и утечка электрического тока, может быть немедленно вызван предупредительный сигнал, может быть немедленно выполнен разрыв или отсоединение может быть устранено в режиме реального времени, тем самым предотвращая возникновение неисправности электрической цепи ввиду перебоя подачи электроэнергии, удара электрическим током, пожара и перегрева из-за неисправности в системе распределения электроэнергии.
[0035] Раскрытый «связанный уровень техники 4»
[0036] выполнен таким образом, что для решения проблемы отказа реле ввиду нормального изменения нагрузки, что является ограничением реле излишнего тока из связанного уровня техники, определяется то, является ли изменение нагрузки нормальным изменением нагрузки, и определяется то, необходима ли работа реле, и реле функционирует в соответствии с состоянием нагрузки, причем может выполняться соответствующая работа реле на основе состояния нагрузки, может быть предотвращен отказ реле ввиду нормальной добавленной нагрузки, а также может быть устойчивым и надежным образом выполняться защита линии и работа системы.
[Раскрытие]
[Техническая задача]
[0037] Однако в решениях связанного уровня техники, описанных выше, возникновение дуг, повышение сопротивления и подобные явления, вызванные сбоем в электрическом оборудовании или преобразователях, должно проверяться невооруженным взглядом, при этом отсутствует какой-либо специальный способ обнаружения, так что при возникновении перегрева ввиду дуг (неисправности соединения), повышения сопротивления и подобных явлений в скрытых местах, таких как внедренная кабельная проводка, продолжается ухудшение изоляции, что приводит к отсоединению, перебою подачи электроэнергии, удару электрическим током, утечке электрического тока, короткому замыканию и перегреву, возникновению пожара, а также, как следствие, телесным повреждениям и ущербу имущества.
[0038] Кроме того, даже когда имеются признаки отклонений, таких как повышение сопротивления, перегрев, неисправность соединения и т.п. в местах, где выполнено несколько цепей нагрузки, соединительных секциях и линии электропередач, распределительной панели, панели управления и т.п., которые отдельно выполнены на каждом этаже, секция с неисправностью, место с неисправностью и местоположение неисправности не могут быть найдены, при этом повышение сопротивления, перегрев, неисправность соединения и подобные явления продолжают иметь место, приводя к отсоединению, открытой фазе, дисбалансу, поступающему потоку напряжения с отклонением, утечке электрического тока, неисправности заземления, короткому замыканию и т.п., что приводит к возникновению пожара от электричества и удару электрическим током или повреждению от перегорания, отказу или коллапсу объектов, получающих энергоснабжение, вызывая телесные повреждения и ущерб имущества, а также прерывание подачи электроэнергии.
[0039] Кроме того, в связанном уровне техники 3, для снижения разницы потенциалов однофазной электроэнергии, электроэнергия должна подаваться через электромагнитную индукцию с помощью трансформатора на стороне подачи электроэнергии, что является безопасным, однако мощность трансформатора должна быть больше или равняться мощности нагрузки. Также, в случае нескольких нагрузок, мощность трансформатора должна быть определена путем вычисления мощности всей нагрузки, полученной путем добавления всех емкостей множества нагрузок. Если трансформатор на стороне подачи электроэнергии остановлен ввиду разрыва, то подача электроэнергии на всю нагрузку прекращается, производственные издержки и затраты на постройку объекта, области объекта и т.п. являются высокими, при этом в действительности представляется трудным применить связанный уровень техники к потребителям с низким напряжением в Корее, где существующие линии KEPCO с разницей потенциалов 220 В от Земли отведены.
[0040] Таким образом, требуется система распределения электроэнергии для немедленной выдачи сигнала тревоги (уведомления), разрыва, а также восстановления и подачи нормальной электроэнергии в соответствии с секциями, местами и местоположениями, где имеет место признак перебоя подачи электроэнергии, такой как дуга, повышение сопротивления, отсоединение, открытая фаза, несбалансированная электроэнергия, неисправность соединения, неправильное соединение кабеля, утечка электрического тока, короткое замыкание или т.п. в линии подачи электроэнергии (линии электропередач, шинопроводе и т.д.), подаваемой на систему распределения электроэнергии, трансформатор, распределительный щит (MCCB), панель управления, распределительную панель, систему бесперебойной подачи электроэнергии (UPS), розетку оборудования для резервной подачи электроэнергии (генератор и т.д.) или т.п., которое представляет собой трехфазное или однофазное электрическое оборудование, и происходит в самой системе распределения электроэнергии (электрическом оборудовании), и для решения общих проблем, которые возникают в системе распределения электроэнергии в связанном уровне техники, в аспекте настоящего изобретения представлена система распределения электроэнергии, выполненная с возможностью выдачи предупредительного сигнала, осуществления разрыва, осуществления восстановления в режиме реального времени и осуществления управления немедленно, когда электроэнергия с отклонением, таким как дуга, повышение сопротивления, отсоединение, открытая фаза, несбалансированная электроэнергия, неисправность соединения, неправильное соединение кабеля, утечка электрического тока или короткое замыкание, имеет место в шинопроводе, линии подачи электроэнергии и самой системе распределения электроэнергии, и подается на нагрузку в электрическом оборудовании, таком как трехфазная четырехкабельная (R, S, T, N) система, трехфазная трехкабельная система (R, S, T) или однофазная двухкабельная (RN, SN, TN) система, тем самым предотвращая возникновение серьезного бедствия для общества ввиду аварии, вызванной электричеством, такой как повреждение от перегорания, отказ работы, удар электрическим током, пожар, перебой подачи электроэнергии или т.п., а также выполненная с возможностью осуществления обнаружения (слежения), разрыва, уведомления (предупреждения), восстановления и управления вне зависимости от мощности нагрузки.
[Техническое решение]
[0041] В соответствии с аспектом настоящего изобретения, представлена система распределения электроэнергии для обнаружения и устранения всех неисправностей электрической цепи, содержащая:
[0042] по меньшей мере один из блока обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, соединенного параллельно со стороной подачи электроэнергии линии подачи электроэнергии и нейтральной линией, с которой соединено электрическое оборудование (например, система распределения электроэнергии, трансформатор, система бесперебойной подачи электроэнергии (UPS), оборудование для резервной подачи электроэнергии (генератор, зарядное устройство и т.д.), распределительный щит, панель управления, распределительная панель, размыкатель цепи в фасонном корпусе (MCCB), размыкатель цепи, розетка, линия электропередач, шинопровод и т.д.), и блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, соединенного параллельно со стороной нагрузки, в котором линия подачи электроэнергии и нейтральная линия соединены с нагрузкой, причем по меньшей мере один из элементов оборудования с нагрузкой (например, электрическое устройство, бытовой прибор, лампа (осветительная), экстренное оборудование, оборудование связи, оборудование для окружающей среды и т.д.), соединенный с линией подачи электроэнергии и нейтральной линией, выполнен с возможностью соединения с блоком обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, так что при возникновении неисправности электрической цепи, вызванной дугой, повышением сопротивления, отсоединением, открытой фазой, несбалансированной электроэнергией (напряжением с отклонением, током с отклонением), неисправностью соединения, неправильным соединением кабеля, утечкой электрического тока или коротким замыканием, в любом из элементов электрического оборудования, линии подачи электроэнергии, нейтральной линии и блока обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, блок обнаружения/восстановления может обнаружить неисправность электрической цепи в соответствии с местоположением секции с неисправностью, местом с неисправностью и цепью с неисправностью, где имеет место неисправность электрической цепи, и осуществить по меньшей мере одно из обнаружения (слежения), восстановления, разрыва, выдачи предупредительного сигнала, уведомления (проводным/беспроводным способом), слежения и управления (удаленно) в местоположении, где имеет место неисправность электрической цепи.
[0043] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0044] когда система распределения электроэнергии, которая является электрическим оборудованием, представляет собой трехфазную систему распределения электроэнергии, блок обнаружения/восстановления может содержать железные сердечники, которые представляют собой первое плечо, второе плечо и третье плечо, а также первую обмотку, вторую обмотку и третью обмотку, которые являются катушками, при этом первая обмотка может быть обмотана вокруг первого плеча, вторая обмотка может быть обмотана вокруг второго плеча, а третья обмотка может быть обмотана вокруг третьего плеча, может быть сформировано Y-соединение, и общая линия может быть выполнена в качестве нейтральной точки, одни концы первой обмотки, второй обмотки и третьей обмотки могут быть соединены с линией подачи электроэнергии параллельно, нейтральная точка может быть соединена по меньшей мере с одним из Земли, нейтральной линии, первой нейтральной точкой, второй нейтральной точкой и детектором неисправности для обнаружения, разрыва или устранения неисправности электрической цепи в электрическом оборудовании, блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии может иметь первичную катушку, и в случае наличия первичной катушки, линия подачи электроэнергии и нейтральная точка могут выдавать электроэнергию однофазного двухкабельного типа, трехфазного трехкабельного типа и трехфазного четырехкабельного типа, а однофазная подаваемая электроэнергия может быть выдана путем понижения напряжения на поверхности Земли, и
[0045] когда система распределения электроэнергии представляет собой однофазную систему распределения электроэнергии, блок обнаружения/восстановления может иметь железный сердечник, который является первым плечом, и первую обмотку, которая является катушкой, при этом первая обмотка может быть обмотана вокруг первого плеча, один конец первой обмотки может быть соединен параллельно с линией подачи электроэнергии, а ее другой конец может быть соединен параллельно с нейтральной линией, при этом между одним концом и другим концом первой обмотки может быть выполнена нейтральная точка, которая представляет собой язычок или общую линию, причем нейтральная точка может быть соединена с по меньшей мере одним из нейтральной линии, первой нейтральной точки, второй нейтральной точки и детектора неисправности для обнаружения, разрыва или устранения неисправности электрической цепи в электрическом оборудовании, блок обнаружения/восстановления может иметь первичную катушку, и в случае наличия первичной катушки, однофазная электроэнергия может выходить из линии подачи электроэнергии и нейтральной линии, разность потенциалов однофазной электроэнергии может понижаться и подаваться на нагрузку, или электроэнергия может подаваться из однофазной электроэнергии таким образом, чтобы отсутствовало напряжение на поверхности Земли, тем самым предотвращая утечку электрического тока, удар электрическим током и пожар.
[0046] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0047] когда система распределения электроэнергии представляет собой трехфазную систему распределения электроэнергии, блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии или блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки может содержать железные сердечники, которые представляют собой первое плечо, второе плечо и третье плечо, а также первую обмотку, вторую обмотку и третью обмотку, которые представляют собой катушки, при этом первая обмотка и вторая обмотка могут быть обмотаны вокруг первого плеча, вторая обмотка может быть обмотана вокруг второго плеча, а третья обмотка и вторая обмотка могут быть обмотаны вокруг третьего плеча, одни концы первой обмотки, второй обмотки и третьей обмотки могут быть соединены параллельно с линией подачи электроэнергии, предусмотренной в электрическом оборудовании, а другие концы первой обмотки, второй обмотки и третьей обмотки соединены общей линией для конфигурирования нейтральной точки, и нейтральная точка может быть соединена по меньшей мере с одним из Земли, нейтральной линии, первой нейтральной точки, второй нейтральной точки и детектором неисправности для обнаружения, разрыва или устранения неисправности электрической цепи в электрическом оборудовании, и
[0048] когда система распределения электроэнергии представляет собой однофазную систему распределения электроэнергии, блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии или блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки может содержать железный сердечник, который представляет собой первое плечо, и первую обмотку, которая представляет собой катушку, при этом первая обмотка может быть обмотана вокруг первого плеча, один конец первой обмотки может быть соединен параллельно с линией подачи электроэнергии, предусмотренной в электрическом оборудовании, а другой ее конец может быть соединен параллельно с нейтральной линией, между одним концом и другим концом первой обмотки может быть выполнена нейтральная точка, которая представляет собой язычок или общую линию, и нейтральная точка может быть соединена с по меньшей мере одним из нейтральной линии, первой нейтральной точки, второй нейтральной точки и детектором неисправности для обнаружения, разрыва или устранения неисправности электрической цепи в электрическом оборудовании.
[0049] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0050] когда система распределения электроэнергии представляет собой трехфазную систему распределения электроэнергии, блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии или блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки может содержать железные сердечники, которые представляют собой первое плечо, второе плечо и третье плечо, а также первую обмотку, вторую обмотку и третью обмотку, которые представляют собой катушки, при этом первая обмотка может быть обмотана вокруг первого плеча в направлении вперед, а вторая обмотка может быть обмотана вокруг первого плеча в направлении назад, вторая обмотка может быть обмотана вокруг второго плеча в направлении вперед, третья обмотка может быть обмотана вокруг третьего плеча в направлении вперед, а вторая обмотка может быть обмотана вокруг третьего плеча в направлении назад, одни концы первой обмотки, второй обмотки и третьей обмотки могут быть соединены параллельно с линией подачи электроэнергии, предусмотренной в электрическом оборудовании, а другие концы первой обмотки, второй обмотки и третьей обмотки соединены общей линией для конфигурирования нейтральной точки, и нейтральная точка может быть соединена по меньшей мере с одним из Земли, нейтральной линии, первой нейтральной точки, второй нейтральной точки и детектором неисправности для обнаружения, разрыва или устранения неисправности электрической цепи в электрическом оборудовании, и
[0051] когда система распределения электроэнергии представляет собой однофазную систему распределения электроэнергии, блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии или блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки может содержать железный сердечник, который представляет собой первое плечо, а также первую обмотку и вторую обмотку, которые представляют собой катушки, при этом первая обмотка и вторая обмотка могут быть обмотаны вокруг первого плеча, один конец (+) первой обмотки может быть соединен параллельно с линией подачи электроэнергии, предусмотренной в электрическом оборудовании, а другой конец (-) второй обмотки может быть соединен параллельно с нейтральной линией, другой конец (-) первой обмотки и один конец (+) второй обмотки могут быть соединены друг с другом для конфигурирования нейтральной точки, которая представляет собой общую линию, и нейтральная точка может быть соединена с по меньшей мере одним из нейтральной линии, первой нейтральной точки, второй нейтральной точки и детектором неисправности для обнаружения, разрыва или устранения неисправности электрической цепи в электрическом оборудовании.
[0052] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0053] когда система распределения электроэнергии представляет собой трехфазную систему распределения электроэнергии, блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии или блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки может содержать железные сердечники, которые представляют собой первое плечо, второе плечо и третье плечо, а также первую обмотку, вторую обмотку и третью обмотку, которые представляют собой катушки, при этом первая обмотка и вторая обмотка могут быть обмотаны вокруг первого плеча, вторая обмотка может быть обмотана вокруг второго плеча, а третья обмотка и вторая обмотка могут быть обмотаны вокруг третьего плеча, одни концы первой обмотки, второй обмотки и третьей обмотки могут быть соединены параллельно с линией подачи электроэнергии, предусмотренной в электрическом оборудовании, а другие концы первой обмотки, второй обмотки и третьей обмотки соединены общей линией для конфигурирования нейтральной точки, нейтральная точка может быть соединена по меньшей мере с одним из Земли, нейтральной линии, первой нейтральной точки, второй нейтральной точки и детектором неисправности, и между блоком обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и блоком обнаружения/восстановления на стороне нагрузки или между электрическим оборудованием (трансформатором напряжения сети) и блоком обнаружения/восстановления на стороне нагрузки может быть предусмотрен размыкатель цепи, и
[0054] когда система распределения электроэнергии представляет собой однофазную систему распределения электроэнергии, блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии или блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки может содержать железный сердечник, который представляет собой первое плечо, и первую обмотку, которая представляет собой катушку, при этом первая обмотка может быть обмотана вокруг первого плеча, один конец первой обмотки может быть соединен параллельно с линией подачи электроэнергии, предусмотренной в электрическом оборудовании, а другой ее конец может быть соединен параллельно с нейтральной линией, между одним концом и другим концом первой обмотки может быть выполнена нейтральная точка, которая представляет собой язычок или общую линию, нейтральная точка может быть соединена с по меньшей мере одним из нейтральной линии, первой нейтральной точки, второй нейтральной точки и детектором неисправности, и между блоком обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и блоком обнаружения/восстановления на стороне нагрузки может быть предусмотрен размыкатель цепи.
[0055] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0056] когда система распределения электроэнергии представляет собой трехфазную систему распределения электроэнергии, блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии или блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки может содержать железные сердечники, которые представляют собой первое плечо, второе плечо и третье плечо, а также первую обмотку, вторую обмотку и третью обмотку, которые представляют собой катушки, при этом первая обмотка может быть обмотана вокруг первого плеча в направлении вперед, а вторая обмотка может быть обмотана вокруг первого плеча в направлении назад, вторая обмотка может быть обмотана вокруг второго плеча в направлении вперед, третья обмотка может быть обмотана вокруг третьего плеча в направлении вперед, а вторая обмотка может быть обмотана вокруг третьего плеча в направлении назад, одни концы первой обмотки, второй обмотки и третьей обмотки могут быть соединены параллельно с линией подачи электроэнергии, предусмотренной в электрическом оборудовании, а другие концы первой обмотки, второй обмотки и третьей обмотки соединены общей линией для конфигурирования нейтральной точки, и нейтральная точка может быть соединена по меньшей мере с одним из Земли, нейтральной линии, первой нейтральной точки, второй нейтральной точки и детектором неисправности, и коэффициент напряжения катушки второй обмотки, которая отдельно обмотана в виде трех обмоток вокруг первого плеча, второго плеча и третьего плеча, относительно первой обмотки и третьей обмотки составляет 1/2, и
[0057] когда система распределения электроэнергии представляет собой однофазную систему распределения электроэнергии, блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии или блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки может содержать железный сердечник, который представляет собой первое плечо, и первую обмотку, которая представляет собой катушку, при этом первая обмотка может быть обмотана вокруг первого плеча, один конец первой обмотки может быть соединен параллельно с линией подачи электроэнергии, предусмотренной в электрическом оборудовании, а другой ее конец может быть соединен параллельно с нейтральной линией, между одним концом и другим концом первой обмотки может быть выполнена нейтральная точка, которая представляет собой общую линию, и нейтральная точка может быть соединена с по меньшей мере одним из нейтральной линии, первой нейтральной точки, второй нейтральной точки и детектором неисправности для включения катушки, которая представляет собой обмотку, которая выдает соответствующее напряжение или ток в случае неисправности электрической цепи в электрическом оборудовании.
[0058] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0059] первая нейтральная точка может быть выполнена в блоке обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, а вторая нейтральная точка может быть выполнена в блоке обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, и в случае неисправности электрической цепи, разница потенциалов может быть создана в любых двух из нейтральной линии электрического оборудования, первой нейтральной точки в блоке обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и второй нейтральной точки в блоке обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, ток может быть выработан путем соединения любых двух из нейтральной линии, первой нейтральной точки и второй нейтральной точки, или ток, протекающий по линии подачи электроэнергии, соединенной между электрическим оборудованием и блоком обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, или линией подачи электроэнергии, соединенной между блоком обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и блоком обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, может быть создан в виде несбалансированного тока, так что детектор неисправности может выполнить по меньшей мере одно из обнаружения, прерывания, выдачи предупредительного сигнала и восстановления.
[0060] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0061] когда в электрическом оборудовании, линии подачи электроэнергии, нейтральной линии или блоке обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии имеет место неисправность электрической цепи, величина дополнительной электроэнергии (напряжения, тока) в случае неисправности, созданной в нейтральной точке блока обнаружения/восстановления, может отличаться в зависимости от типа неисправности электрической цепи, состояния неисправности, степени неисправности и мощности нагрузки.
[0062] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0063] блок обнаружения/восстановления может быть предусмотрен в каждой из линий подачи электроэнергии, с которой соединено электрическое оборудование, с учетом секции, с учетом места или с учетом соединения с электрическим оборудованием, так что диапазон обнаружения или восстановления может быть ограничен исходя из секции и места, в котором предусмотрен блок обнаружения/восстановления, и может быть обнаружено или восстановлено местоположение установки или неисправность электрической цепи из местоположения, в котором установлен блок обнаружения/восстановления, до трансформатора напряжения сети, предусмотренного в электрическом оборудовании.
[0064] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0065] в случае возникновения неисправности электрической цепи, вызванной повышением сопротивления, дугой, отсоединением или открытой фазой, в R-фазе, S-фазе или T-фазе, или нейтральной линии N при прохождении электроэнергии в линию подачи электроэнергии от электрического оборудования (например, системы распределения электроэнергии, трансформатора, системы бесперебойной подачи электроэнергии (UPS), оборудования для резервной подачи электроэнергии (генератора, зарядного устройства и т.д.), распределительного щита, панели управления, распределительной панели, размыкателя цепи в фасонном корпусе (MCCB), размыкателя цепи, розетки, линии электропередач и т.д.) или блока обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии ввиду молнии, короткого замыкания, неисправности заземления, перегорания оборудования или выхода из строя предохранителя в электрическом оборудовании или в блоке обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки может выполнить обнаружение или восстановление и подать нормальную электроэнергию на нагрузку.
[0066] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0067] блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии или на стороне нагрузки может быть предусмотрен параллельно на линии подачи электроэнергии вне зависимости от мощности нагрузки, подавать электроэнергию на электрическое оборудование без прерываний вне зависимости от неисправности блока обнаружения/восстановления, а также может выполнять обнаружение, выдачу предупредительного сигнала, прерывание и управление в случае собственной неисправности ввиду отсоединения катушки, повышения сопротивления, возникновения дуги, неправильного соединения кабеля, возникновения напряжения с отклонением, утечки электрического тока и порчи изоляции.
[0068] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0069] блок обнаружения/восстановления электрическим и электронным образом соединен параллельно с линией подачи электроэнергии, и нейтральная линия, соединяющая источник однофазной или трехфазной электроэнергии и нагрузку, может быть выполнена путем соединения первой нейтральной точки блока обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и второй нейтральной точки блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки с помощью индуктора или электронного элемента вне зависимости от мощности нагрузки, а в случае неисправности электрической цепи, неисправность электрической цепи может быть немедленно прервана путем создания напряжения или тока из первой нейтральной точки и второй нейтральной точки или путем создания напряжения или тока из нейтральной точки или нейтральной линии, или оно может быть обнаружено с помощью детектора неисправности.
[0070] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0071] электронный элемент может представлять собой резистор, конденсатор, варистор, кремний, германий, углерод, катушку, интегральную схему, реле, твердотельное реле (SSR) или расцепляющую катушку.
[0072] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0073] детектор неисправности может обнаруживать напряжения любых двух из первой нейтральной точки, второй нейтральной точки, нейтральной линии и Земли, или обнаруживать ток путем соединения любых двух из первой нейтральной точки, второй нейтральной точки, нейтральной линии и Земли для обнаружения электрического сигнала, созданного в случае неисправности электрической цепи, и при обнаружении возникновения неисправности электрической цепи, детектор неисправности может выдать предупредительный сигнал с помощью генератора предупредительных сигналов, выполнить прерывание с помощью размыкателя цепи, управление с помощью контроллера или восстановление до нормальной электроэнергии с помощью блока обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии или блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки.
[0074] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0075] детектор неисправности может представлять собой по меньшей мере одно из электронного реле (SSR), трансформатора тока нулевой последовательности (ZCT), детектора напряжения, детектора тока, реле, расцепляющей катушки и размыкателя в случае утечки электрического тока (ELB) для обнаружения электрического сигнала о возникновении неисправности, выдаваемого из нейтральной точки или линии подачи электроэнергии.
[0076] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0077] электрическая цепь может быть выполнена и соединена путем деления блока обнаружения/восстановления в соответствии с мощностью, функцией, местом установки и количеством установленного электрического оборудования, соединенного с линией подачи электроэнергии, ток в разделенной секции может быть обнаружен для предотвращения сбоя в ходе нормальной работы, а в случае неисправности электрической цепи, блок обнаружения/восстановления может быть соединен с местом, в котором следует выполнять распознавание секции с неисправностью, места с неисправностью и местоположения неисправности электрического оборудования, а также генерировать электрический сигнал из нейтральной точки таким образом, чтобы электрическое оборудование с неисправностью было выявлено.
[0078] Ссылаясь на вышеуказанное,
[0079] блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии может быть соединен с трехфазным четырехкабельным электрическим оборудованием для подачи электроэнергии путем исключения нейтральной линии во время подачи однофазной электроэнергии для прерывания нулевой гармоники и шума, проходящего в электрическое оборудование, на нейтральной линии нелинейной однофазной нагрузкой, предотвращения входящего потока несбалансированного перенапряжения, когда нейтральная линия на стороне подачи электроэнергии отсоединена, устранения трехфазного дисбаланса ввиду однофазной нагрузки путем использования совместной электроэнергии трех фаз при подаче однофазной электроэнергии, тем самым предотвращая сбой системы и повреждение от перегорания, перегрев и пожар от электрического оборудования.
[0080] Ссылаясь на вышеуказанное, «система распределения электроэнергии для обнаружения и устранения всех неисправностей электрической цепи» может содержать:
[0081] блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, имеющий первую нейтральную точку и соединяющий нейтральную точку с нейтральной линией, предусмотренной в электрическом оборудовании, или соединяющий нейтральную точку со второй нейтральной точкой блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки; блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, имеющий вторую нейтральную точку и соединяющий нейтральную точку с первой нейтральной точкой блока обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии или нейтральной линией, предусмотренной в электрическом оборудовании, для прерывания, обнаружения или устранения неисправности электрической цепи на стороне подачи электроэнергии, причем блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки выполнен с возможностью соединения в соответствии с местом установки электрического оборудования или блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки по меньшей мере предусмотрен для каждого этажа или каждого элемента электрического оборудования для отличия секции, места и местоположения цепи в случае неисправности; детектор неисправности, отдельно обнаруживающий входные/выходные токи линии подачи электроэнергии или нейтральную точку, отличающуюся по секции, месту и местоположению, отдельно обнаруживающий напряжение или ток нейтральной точки и нейтральной линии или нейтральную точку и нейтральную линию, и выполняющий выдачу предупредительного сигнала или разрыв, или передачу значения обнаруженной неисправности, включающего собственное местоположение, на контроллер; контроллер, сравнивающий значение обнаружения, выданное с детектора неисправности, с заранее заданным значением и выполняющий выдачу предупредительного сигнала, прерывание, восстановление, уведомление, слежение или управление в соответствии с местоположением неисправности, или выполняющий управление в связи с модулем связи RTU, когда неисправность определена; генератор предупредительного сигнала, генерирующий предупредительный сигнал в соответствии с предупредительным сигналом, выданным с детектора неисправности или контроллера; блок выключения предупредительного сигнала, выключающий выдачу предупредительного сигнала генератором предупредительного сигнала; и размыкатель цепи, прерывающий подачу электроэнергии с неисправностью в соответствии с сигналом прерывания от детектора неисправности или контроллера.
[0082] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, представлен «способ конструирования системы распределения электроэнергии для обнаружения и устранения всех неисправностей электрической цепи», включающий:
[0083] этап, на котором блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, соединенный параллельно со стороной подачи электроэнергии у линии подачи электроэнергии, предусмотренной во множестве элементов электрического оборудования, конфигурирует первую нейтральную точку, блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, соединенный со стороной нагрузки у линии подачи электроэнергии, конфигурирует вторую нейтральную точку, и по меньшей мере два блока обнаружения/восстановления установлены с соединением с электрическим оборудованием в соответствии с местом установки, секцией установки, местоположением цепи и функцией оборудования; этап, на котором первая нейтральная точка блока обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии соединяется со второй нейтральной точкой блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, первая нейтральная точка блока обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии соединяется с нейтральной линией электрического оборудования или нейтральная линия электрического оборудования соединяется со второй нейтральной точкой блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, а в случае неисправности электрической цепи, блок обнаружения/восстановления генерирует напряжение или ток из нейтральной точки, и для прерывания или обнаружения неисправности электрической цепи между любыми двумя из элементов электрического оборудования, блока обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, с которым соединена линия подачи электроэнергии или нейтральная точка, конфигурируется система распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением путем установки размыкателя в случае утечки электрического тока (ELB) или детектора неисправности на линии подачи электроэнергии; и этап, на котором при обнаружении детектором неисправности, находящимся в системе распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением, неисправности электрической цепи в элементах электрического оборудования, соединенных между собой линией подачи электроэнергии и нейтральной линией, в блоке обнаружения/восстановления или в линии подачи электроэнергии, или в нейтральной линии, и при информировании контроллера о секции с неисправностью, месте с неисправностью и местоположении неисправности, устанавливается контроллер для выполнения по меньшей мере одного из восстановления, прерывания, выдачи предупредительного сигнала, уведомления и управления путем выполнения сравнения и определения с заранее заданным значением.
[Полезные эффекты]
[0084] В соответствии с настоящим изобретением, в случае неисправности электрической цепи в линии подачи электроэнергии, которая получает электроэнергию от трансформатора напряжения сети, распределительного щита, системы бесперебойной подачи электроэнергии (UPS), оборудования для резервной подачи электроэнергии (генератора и т.д.), распределительной панели, панели управления, розетки и т.п., что представляет собой однофазное двухкабельное или трехфазное трехкабельное, или трехфазное четырехкабельное электрическое оборудование, может быть выполнено немедленное прерывание, обнаружение местоположения, восстановление до нормальной электроэнергии и выдача предупредительного сигнала в соответствии с секцией установки, местом и положением электрического оборудования с неисправностью, благодаря чему может быть предотвращено возникновение различных непредвиденных случаев ввиду неисправности электрической цепи и может быть выполнено устранение неисправности немедленно без необходимости в поиске и проверке места с неисправностью. Это может предотвратить возникновение смертельно опасного случая, такого как удар электрическим током, ввиду сбоя в электрическом оборудовании, повреждение от перегорания устройства, выход устройства из строя, пожар, вызванный электричеством, и т.п. ввиду неисправности электрической цепи, вызванной повышением сопротивления, дугой, открытой фазой, отсоединением, отошедшим контактом, коротким замыканием, частичным отсоединением кабеля, дисбалансом и т.д.
[0085] Кроме того, само по себе электрическое оборудование, на которое подается электроэнергия от электрического оборудования или самой системы, выдает уведомление (предупреждающий сигнал) о неисправности электрической цепи ввиду утечки электрического тока, отсоединения, повышения сопротивления, дуги, открытой фазы, отошедшего контакта, частичного отсоединения кабеля, дисбаланса и т.д., или выполняет управление, тем самым быстро устраняя неисправность электрической цепи для предотвращения распространения аварии.
[0086] Кроме того, обнаружение выполняется на каждом элементе электрического оборудования таким образом, что предотвращается скопление нормальных токов, текущих во множестве элементов электрического оборудования, на которые подается электроэнергия от электроэнергетической системы, что вызывало бы сбой, причем сбой обнаружения неисправности может быть предотвращен путем рассеивания обнаруживаемых токов, и положение неисправности в элементах электрического оборудования, расположенных в различных местах, может быть немедленно проверено для того, чтобы быстро справиться с неисправностью, тем самым конфигурируя безопасную систему распределения электроэнергии, выполненную с возможностью предотвращения выхода электрического оборудования из строя ввиду неисправности электрической цепи или возникновения удара электрическим током и пожара.
[0087] Кроме того, блоки обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и на стороне нагрузки могут быть выполнены с возможностью соединения параллельно с линией подачи электроэнергии вне зависимости от мощности электрического оборудования и нагрузки для обнаружения неисправности электрической цепи, и даже когда неисправность электрической цепи устранена, может быть восстановлена только важная нагрузка в соответствии с мощностью важной нагрузки вне зависимости от общей мощности множества нагрузок, тем самым уменьшая стоимость изделия и площадь для установки. Кроме того, поскольку электроэнергия подается путем соединения линии подачи электроэнергии, идущей от электроэнергетической системы к электрическому оборудованию или нагрузке последовательно, электроэнергия может стабильно подаваться на электрическое оборудование или нагрузку даже в случае неисправности блока обнаружения/восстановления.
[0088] Кроме того, при подаче однофазной электроэнергии в трехфазной четырехкабельной системе представляется возможной подача электроэнергии на нагрузку с использованием тока фаз R, S, T (трех фаз) вместе, так что разность потенциалов однофазной электроэнергии может быть снижена и подана, при этом на стороне подачи электроэнергии отсутствует дисбаланс фаз, и электроэнергия может подаваться на нагрузку за счет предотвращения возникновения потенциала Земли однофазной электроэнергии, а в случае неисправности электрической цепи, электричество с неисправностью может быть обнаружено, прервано, восстановлено, может быть активирован предупреждающий сигнал, может быть выдано уведомление и может быть выполнено управление.
[Описание чертежей]
[0089] На ФИГ. 1 представлен пример конфигурационной схемы электрического оборудования, соединенного с системой распределения электроэнергии, как это имеет место в существующем электрическом оборудовании.
[0090] На ФИГ. 2 представлена конфигурационная схема системы 200 распределения электроэнергии для обнаружения и устранения всех неисправностей электрической цепи.
[0091] На ФИГ. 3 представлена схема варианта реализации по ФИГ. 2 в случае однофазного двухкабельного источника электроэнергии.
[0092] На ФИГ. 4 представлена схема варианта реализации по ФИГ. 2 в случае конфигурирования множества цепей нагрузки в виде модификации ФИГ. 3.
[0093] На ФИГ. 5 представлена схема варианта реализации по ФИГ. 2 в случае, когда предусмотрен трехфазный трехкабельный источник электроэнергии и сконфигурировано множество цепей нагрузки в соответствии с местами.
[0094] На ФИГ. 6 представлена схема варианта реализации по ФИГ. 2 в случае, когда предусмотрен трехфазный четырехкабельный источник электроэнергии и сконфигурировано множество цепей нагрузки в соответствии с местами и разделением тока.
[0095] На ФИГ. 7 представлена схема цепи в варианте реализации по ФИГ. 2 в случае конфигурирования в соответствии с секцией однофазной или трехфазной линии электропередач.
[0096] На ФИГ. 8 представлена таблица с вычислениями вспомогательного тока, восстановленного и поданного, когда сопротивление в одной линии повышается в линии подачи электроэнергии.
[0097] На ФИГ. 9 представлена схема цепи и векторная диаграмма блока обнаружения/восстановления, представленные с целью разъяснения принципа (последовательности) восстановления электроэнергии в блоке обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии при отсоединении трехфазной трехкабельной или трехфазной четырехкабельной системы, где
[0098] векторная диаграмма 241-a представляет собой фазовую векторную диаграмму во время нормального входа электроэнергии в блоке 240-a обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии,
[0099] векторная диаграмма 242 представляет собой векторную диаграмму последовательности восстановления, когда фаза R входной электроэнергии отсоединена или открыта,
[00100] векторная диаграмма 243 представляет собой векторную диаграмму последовательности восстановления, когда фаза S входной электроэнергии отсоединена или открыта, и
[00101] векторная диаграмма 244 представляет собой векторную диаграмму последовательности восстановления, когда фаза Т входной электроэнергии отсоединена или открыта.
[00102] На ФИГ. 10 представлена схема цепи в различных вариантах реализации блока обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии.
[00103] На ФИГ. 11 представлена схема цепи в различных вариантах реализации блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки.
[00104] На ФИГ. 12 представлена схема цепи в варианте реализации, в котором устройство обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии выполнено в виде изолирующего трансформатора не для генерирования напряжения Земли в однофазных линиях R1 и R2 подачи электроэнергии, а обнаружение и устранение неисправности электрической цепи представляются возможными на стороне нагрузки.
[00105] На ФИГ. 13 представлена конфигурационная схема различных вариантов реализации, которые могут быть реализованы в зависимости от типа нагрузки.
[Наилучшие варианты реализации]
[00106] «Система распределения электроэнергии для обнаружения и устранения всех неисправностей электрической цепи», согласно настоящему изобретению, может содержать: блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, имеющий первую нейтральную точку и соединяющий нейтральную точку с нейтральной линией N, соединенной с электрическим оборудованием или со второй нейтральной точкой блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки; детектор неисправности, имеющий вторую нейтральную точку, соединяющий нейтральную точку с нейтральной линией N, соединенной с электрическим оборудованием или с первой нейтральной точкой блока обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, имеющий по меньшей мере один блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, генерирующий дополнительную электроэнергию в случае неисправности путем обнаружения неисправности электрической цепи на стороне подачи электроэнергии в режиме реального времени связанным образом в соответствии с местоположением установки, местом установки и секцией установки электрического оборудования, обнаружения тока между блоком обнаружение/восстановления на стороне подачи электроэнергии и блоком обнаружения/восстановления на стороне нагрузки или между линией подачи электроэнергии или нейтральной точкой, с которой соединено электрическое оборудование и блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, или обнаружения напряжения нейтральной точки или нейтральной точки и нейтральной линии, выполнения выдачи предупредительного сигнала или разрыва, или передачи значения обнаружения неисправности и собственного местоположения на контроллер; контроллер, сравнивающий значение обнаружения, выданное с детектора неисправности, с опорным заданным значением, выдающий предупредительный сигнал, прерывающий подачу электроэнергии, отображающий секцию и местоположение неисправности, или передающий ситуацию с неисправностью на модуль связи для того, чтобы выдать уведомление проводным или беспроводным образом при определении неисправности, и выключающий предупредительный сигнал, когда получен сигнал выключения предупредительного сигнала; генератор предупредительного сигнала, генерирующий предупредительный сигнал в соответствии с предупредительным сигналом, выданным с детектора неисправности или контроллера; блок выключения предупредительного сигнала, выключающий выдачу предупредительного сигнала генератором предупредительного сигнала; и размыкатель цепи, прерывающий подачу электроэнергии с неисправностью в соответствии с сигналом прерывания от блока обнаружения/восстановления, детектора неисправности или контроллера.
[00107] На ФИГ. 2 представлена блок-схема системы 200 распределения электроэнергии, в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения, которая содержит следующие компоненты.
[00108] Блок 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, соединенный параллельно с линиями подачи электроэнергии в электрическом оборудовании (300, 400, 500, 600, 700 и 800 на ФИГ. 1 и 2), предусмотренном в системе распределения электроэнергии (например, 100 на ФИГ. 1 или 2), которое является имеющимся однофазным или многофазным многокабельным (например, однофазным двухкабельным, однофазным трехкабельным, трехфазным трехкабельным, трехфазным четырехкабельным и т.д.) электрическим оборудованием. Блок 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии содержит нейтральную точку (первую нейтральную точку). За счет соединения нейтральной точки с нейтральной линией N электрического оборудования или со второй нейтральной точкой N2 блока 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, блок 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии служит для выполнения разрыва, обнаружения или восстановления в случае неисправности электрической цепи на линии подачи электроэнергии (например, линии электропередач, шинопроводе и т.д.).
[00109] Кроме того, блок 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки соединен параллельно с линией подачи электроэнергии в электрическом оборудовании на стороне нагрузке (например, 290 и 900 на ФИГ. 2). Блок 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки содержит другую нейтральную точку (вторую нейтральную точку). За счет соединения второй нейтральной точки N2 с электрическим оборудованием на стороне подачи электроэнергии или с первой нейтральной точкой N1 блока 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, блок 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки немедленно прекращает подачу электроэнергии с использованием имеющегося размыкателя 270 в случае утечки электрического тока (ELB) в случае неисправности электрической цепи в линии подачи электроэнергии или выполняет разрыв, выдачу предупредительного сигнала, уведомление, восстановление, управление и т.п. за счет обнаружения неисправности электрической цепи. Здесь неисправность электрической цепи относится к повышению сопротивления, дуге, отсоединению, открытой фазе, несбалансированной электроэнергии, неисправности соединения, неправильному соединению кабеля, утечке электрического тока, короткому замыканию и т.п., что возникает в электрическом оборудовании (трансформаторе, генераторе, системе бесперебойной подачи электроэнергии (UPS), распределительном щите, распределительной панели, панели управления, переключателе, размыкателе цепи, линии электропередач, переключателе, транзисторе, терминале, розетке, шинопроводе и т.д.), выполненном в системе распределения электроэнергии или в самой системе распределения электроэнергии.
[00110] Детектор 210 неисправности, который обнаруживает возникновение неисправности электрической цепи на стороне подачи электроэнергии путем взаимодействия с блоком 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки. Детектор 210 неисправности обнаруживает ток линии основной электросети (R, S, T или R, N и т.д.), соединенной параллельно с блоком 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, обнаруживает значение тока нейтральной линии N, соединенной со второй нейтральной точкой N2 блока 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, или первой нейтральной точки N1, соединенной со второй нейтральной точкой N2, или обнаруживает напряжения от любых двух из первой нейтральной точки N1, второй нейтральной точки N2, нейтральной линии N и Земли E, немедленно выполняет разрыв, восстановление, выдачу предупредительного сигнала или уведомления о неисправности, или включает информацию о местоположении детектора 210 неисправности в обнаруженное значение обнаруженной неисправности и передает значение обнаруженной неисправности на контроллер 220.
[00111] Генератор 250 предупредительного сигнала для выдачи предупредительного сигнала о возникновении неисправности и секции, месте и местоположении неисправности, обнаруженной детектором 210 неисправности или определенной контроллером 220, описанным ниже, в виде визуального и/или звукового предупредительного сигнала.
[00112] Блок 260 выключения предупредительного сигнала, который генерирует сигнал выключения предупредительного сигнала после получения сигнала на выключение сгенерированного предупредительного сигнала (например, когда функционирует выключатель предупредительного сигнала).
[00113] Размыкатель 270 цепи, который прерывает линию подачи электроэнергии и нейтральную линию на стороне подачи электроэнергии и на стороне нагрузки системы распределения электроэнергии при обнаружении возникновения неисправности детектором 210 неисправности или в соответствии с сигналом прерывания с контроллера 220, описанного ниже.
[00114] Контроллер 220, который определяет неисправность электрической цепи в электрическом оборудовании после получения значения обнаруженной неисправности, включающего секцию с неисправностью, место с неисправностью и местоположение неисправности с выхода детектора 210 неисправности, и немедленно восстанавливает секцию с неисправностью, место с неисправностью и местоположение неисправности, или выдает предупредительный сигнал или сигнал прерывания для управления генератором 250 предупредительного сигнала или размыкателем 270 цепи, уведомляет внешнего диспетчера о ситуации неисправности проводным или беспроводным образом с помощью модуля связи, обнаруживает (отслеживает) ситуацию неисправности через двунаправленную связь и управляется диспетчером.
[00115] Далее будут описаны детали каждого компонента на ФИГ. 2 на конкретных вариантах реализации со ссылкой на ФИГ. 3-7. На ФИГ. 3 представлена схема цепи в варианте реализации системы 200 распределения электроэнергии, которая является вариантом реализации по ФИГ. 2 в случае однофазного двухкабельного источника входной электроэнергии. На ФИГ. 4 представлена схема цепи в варианте реализации по ФИГ. 2, когда линия системы 150 распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением содержит множество цепей в соответствии с местоположением установки электрического оборудования в модификации по ФИГ. 3, которая представляет собой однофазную двухкабельную систему, на ФИГ. 5 представлена схема цепи в варианте реализации по ФИГ. 2, когда множество цепей выполнены в соответствии с местоположением установки электрического оборудования в случае трехфазного источника входной электроэнергии, на ФИГ. 6 представлена схема цепи в варианте реализации по ФИГ. 2, когда множество цепей выполнены в соответствии с местоположением установки электрического оборудования в случае трехфазного четырехкабельного источника входной электроэнергии, и на ФИГ. 7 представлена конфигурационная схема цепи в варианте реализации по ФИГ. 2 в случае конфигурирования цепи для обнаружения/восстановления секции с неисправностью в соответствии с секцией установки линии электропередачи (шинопровода и т.д.).
[00116] Для получения электроэнергии от трансформатора основного напряжения (например, 300 на ФИГ. 1 и 2) в системе распределения электроэнергии (например, 100 на ФИГ. 1), распределительном щите (например, 400 на ФИГ. 2), панели управления (например, 500 на ФИГ. 2), UPS (например, 600 на ФИГ. 2), генераторе (например, 700 на ФИГ. 2), распределительной панели (например, 800 на ФИГ. 2) и т.д., что представляет собой электрическое оборудование, блок 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии соединяется параллельно с линией подачи электроэнергии (шинопроводом и т.д.) в электрическом оборудовании, сам конфигурирует первую нейтральную точку N1 и соединяет первую нейтральную точку N1 со второй нейтральной точкой блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки в случае однофазного двухкабельного типа (например, ФИГ. 3) и трехфазного трехкабельного типа (например, ФИГ. 5), и когда блок 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки обнаруживает, прерывает и выполняет уведомление о неисправности электрической цепи, блок 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии конфигурируется с минимальной мощностью для обнаружения неисправности для снижения потерь трансформатора, производственных затрат, площади для установки и затрат на конструирование (в случае обнаружения, дополнительный ток в случае неисправности повышается вместе с повышением мощности нагрузки, как показано на ФИГ. 8, и, следовательно, его достаточно для обнаружения неисправности (более чем 10 мА) даже если мощность блока обнаружения/восстановления снижена до минимального уровня (приблизительно 5 ВА).
[00117] В качестве конкретного примера, блок 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи однофазной электроэнергии на ФИГ. 3 содержит катушки L1 и L2, соединенные параллельно с R- (S-, T-) фазой электрического оборудования 300 (между ними имеются 400, 500, 600, 700 и 800), предусмотренного в системе 100 распределения электроэнергии, а также линию N подачи однофазной электроэнергии и первую нейтральную точку N1, соединенную со второй нейтральной точкой N2 блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки. Первая нейтральная точка N1 предусмотрена между обоими концами двух катушек L1 и L2, соединенными последовательно. Катушки L1 и L2 в действительности могут представлять собой одну катушку, а в качестве первой нейтральной точки N1 может использоваться язычок, предусмотренный между ними. В блоке 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии в варианте реализации по ФИГ. 3 оба конца (один конец и другой конец) катушек L1 и L2 соединены параллельно с линией R, N. S, N.T, N подачи электроэнергии на стороне подачи электроэнергии, которая подается из системы 100 распределения электроэнергии на электрическое оборудование, между одним концом и другим концом катушек L1 и L2 может быть выполнена одна нейтральная точка (первая нейтральная точка), а система 150 распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением для обнаружения неисправности электрической цепи или восстановления выполнена путем соединения одной нейтральной точки со второй нейтральной точкой N2 блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки.
[00118] В дополнение, на ФИГ. 4 блоки 240-b и 230-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и на стороне нагрузки содержат катушки L1 и L2, соединенные параллельно с однофазной электроэнергией R-фазы линии подачи электроэнергии и линией N, предусмотренными в электрическом оборудовании, которое представляет собой систему 100 распределения электроэнергии, и нейтральные точки N1 и N2, при этом первая нейтральная точка N1 блока 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и множество вторых нейтральных точек N2 блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, которые выполнены в соответствии с секциями, местами и местоположениями множества элементов электрического оборудования, соединены последовательно или параллельно. Следовательно, множество блоков 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки обнаруживают возникновение неисправности электрической цепи в электрическом оборудовании и прерывают секцию с неисправностью, место с неисправностью и местоположение установки электрического оборудования с неисправностью, или выдают уведомление о возникновении неисправности электрической цепи и передают его, так что на секции с неисправностью, месте с неисправностью и местоположении установки может быть выполнено восстановление, прерывание, выдача предупредительного сигнала, уведомление и управление.
[00119] Кроме того, в варианте реализации с трехфазной трехкабельной вводимой электроэнергией, показанном на ФИГ. 5, блок 240-a обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии содержит катушки P1, P2 и P3, соединенные с линиями R, S и T подачи электроэнергии, и нейтральная точка катушек P1, P2 и P3 выполнена таким образом, чтобы конфигурировать первую нейтральную точку N1, и нейтральная точка генерируется и предусматривается для того, чтобы выполнять роль нейтральной линии. Конфигурация блока 230-a обнаружения/восстановления на стороне нагрузки является такой же, что и блока 240-a обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, однако нейтральная точка блока 230-a обнаружения/восстановления на стороне нагрузки предусмотрена в качестве второй нейтральной точки N2, а первая нейтральная точка N1 и вторая нейтральная точка N2 соединены последовательно друг с другом для генерирования соответствующей дополнительной электроэнергии в случае неисправности линий R, S и T подачи электроэнергии (в зависимости от поля, блок 230-d обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, который выдает электроэнергию по всем трем фазам на основе нейтральной точки, может использоваться для устранения дисбаланса и устранения высокой частоты (шума)).
[00120] Между тем, в случае трехфазной четырехкабельной вводимой электроэнергии, блок 230-a обнаружения/восстановления на стороне нагрузки может быть выполнен с возможностью непосредственного соединения блока 240-a обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, соединенного с линией подачи электроэнергии и нейтральной линией системы 100 подачи электроэнергии, с трансформатором 300 основного напряжения, исключая элементы электрического оборудования 400, 500, 600, 700 и 800, как показано на ФИГ. 6, так что в случае трехфазной нагрузки вторая нейтральная точка N2 соединяется с нейтральной линией N, а при соединении с однофазной нагрузкой в трехфазной четырехкабельной системе, линии R1 и R2 подачи однофазной электроэнергии подаются на однофазную нагрузку с использованием трехфазного тока, как обозначено 200-1 на ФИГ. 12, и соединяются с блоком 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки для конфигурирования системы 150 распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением.
[00121] Полностью и подробно объясняя блок 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, если напряжение однофазной электроэнергии имеющейся трехфазной четырехкабельной (R, S, T, N) или однофазной (R-N, S-N, T-N) системы распределения электроэнергии составляет 220 В, то разница потенциалов с Землей составляет 220 В. Здесь блок 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии получает однофазную электроэнергию (R, N и т.д.) 220 В параллельно. На нагрузку подается однофазная электроэнергия путем соединения линии подачи электроэнергии вне зависимости от выходной мощности блока 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии. В результате, на нагрузку подается однофазная электроэнергия вне зависимости от мощности блока 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и неисправности в нем, и между обмотками на обоих концах катушек L1 и L2, на которые подается электроэнергия от блока 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, выполнен язычок или первая нейтральная точка N1, при этом нейтральная точка N1 предпочтительно выполнена и соединена со второй нейтральной точкой N2 блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки для того, чтобы не вызывать разность потенциалов между ними в нормальном состоянии.
[00122] Такой блок 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии соединен параллельно с линией подачи электроэнергии, в которой источник однофазной электроэнергии соединен с нагрузкой, и в случае собственной неисправности или неисправности электрической цепи, такой как отсоединение, повышение сопротивления и т.п., в линии подачи электроэнергии, соединенной с нагрузкой или блоком 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, между нейтральными точками N1 и N2 и напряжением и потоком тока возникает разность потенциалов, и это может обнаруживаться в режиме реального времени для выполнения прерывания, выдачи предупредительного сигнала или восстановления для фундаментального предотвращения аварии, вызванной электричеством, из-за неисправности электрической цепи посредством блоков 240-b и 230-b обнаружения/восстановления.
[00123] Далее будет описан блок 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, соединенный со стороной нагрузки.
[00124] На ФИГ. 3 блок 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки выполнен таким образом, что вторая нейтральная точка N2 выполнена в точке соединения (или на язычке, выполненном между обоими концами одной катушки L1-L2, соединенной с двумя линиями) катушек L1 и L2, которые соединены параллельно с 2 линиями R’ и N’ (линиями подачи электроэнергии), подведенными на нагрузку и в которые вводится или из которых выводится однофазная электроэнергия, так что при нормальном состоянии в первой нейтральной точке N1 блока 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии разность потенциалов не создается.
[00125] Конфигурация блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, показанного на ФИГ. 4, подобна блоку 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, показанному на ФИГ. 3, однако множество блоков 230-1, 230-2, 230-3 и 230-4 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки конфигурируют цепь ассоциативно для каждой нагрузки (например, электрического устройства, бытового прибора и т.д.) для конфигурирования размыкателя 270 цепи в каждой цепи, нейтральная точка обнаруживается для информирования о местоположении цепи с неисправностью, и блок 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки соединяется для выполнения прерывания, выдачи предупредительного сигнала, уведомления, поддержания восстановления и т.п., в соответствии с управляющим сигналом, немедленно после восстановления. В дополнение, на ФИГ. 4 один или более блоков 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки соединены параллельно с главной цепью (блоком обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, размыкателем цепи, линией подачи электроэнергии и т.д.) для выполнения своего рода дублирующей функции.
[00126] Затем детектор 210 неисправности обнаруживает ток, протекающий по линии подачи электроэнергии, с которой соединен блок 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, используя детектор тока/напряжения, или обнаруживает ток или напряжение между первой нейтральной точкой и второй нейтральной точкой N2 или между нейтральной линией и второй нейтральной точкой. В этом случае, если обнаружение напряжения должно быть выполнено расцепляющей катушкой в случае неисправности электрической цепи, размыкатель цепи расцепляется немедленно, когда имеет место напряжение в качестве неисправности, или если обнаружение тока в линии подачи электроэнергии должно быть выполнено размыкателем тока утечки на Землю в случае неисправности, электроэнергия отключается практически одновременно (в течение 0,03 секунды) при возникновении неисправности электрической цепи. Контроллер (220 на ФИГ. 2) сравнивает значение обнаружения неисправности, содержащее место и местоположение секции с неисправностью, обнаруженной множеством детекторов 210 неисправности, при этом в контроллере 220 предварительно задано значение для определения местоположения неисправности, а также того, произошла ли неисправность. Если неисправность определена, контроллер 220 выдает сигнал расцепления на размыкатель 270 цепи или выдает уведомление о местоположении неисправности. Сигнал расцепления может быть выполнен с возможностью выдачи из детектора 210 неисправности, как показано на ФИГ. 3, или он может быть выполнен с возможностью выдачи из контроллера 220, показанного на ФИГ. 4.
[00127] Между тем, в качестве другого варианта реализации, если детектор 210 неисправности реализован в виде твердотельного реле (SSR), трансформатора тока нулевой последовательности и т.д., обнаруживается отсоединение линии подачи электроэнергии, на основе чего может быть выполнена выдача предупредительного сигнала или прерывание, или контроллер 220 может определить отсоединение и выполнить управление в соответствии с заданным значением.
[00128] Далее будет подробно описана работа системы 200 распределения электроэнергии с использованием однофазной электроэнергии, показанной на ФИГ. 3-4.
[00129] Блок 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии содержит катушку и железный сердечник, которые выдают индукцию на первую нейтральную точку между однофазными электроэнергиями путем соединения однофазных электроэнергий (R,N S,N T,N), подаваемых на нагрузку параллельно по линии подачи электроэнергии на стороне подачи электроэнергии (шинопроводе и т.д.). Первая нейтральная точка N1 образована между обоими концами обмотки катушки, и для соединения нейтральной точки N1 со второй нейтральной точкой N2, нейтральные точки блока 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и блок 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки выполнены посредством обмотки для того, чтобы иметь одинаковый коэффициент напряжения, а первая нейтральная точка N1 и вторая нейтральная точка N2 соединены при равном потенциале, причем при нормальном состоянии между первой нейтральной точки N1, выдаваемой и подаваемой от блока 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, и второй нейтральной точкой, выдаваемой и подаваемой от блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, отсутствует разность потенциалов, и, следовательно, отсутствует поток тока. Здесь, поскольку линии подачи электроэнергии R и N соединены последовательно с нагрузкой, на нагрузку подается нормальная электроэнергия. Здесь, если неисправность электрической цепи возникает в линии R-фазы, присутствующей между блоками 240-b и 230-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и на стороне нагрузки, между линиями R и N происходит дисбаланс и между первой нейтральной точкой N1 и второй нейтральной точкой N2 возникает разность потенциалов, что приводит к потоку напряжения или тока, а в блоке 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и блоке 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки катушка, имеющая напряжение с отклонением, подвергается электромагнитной индукции от катушки, имеющей нормальное напряжение, через их соответствующие катушки L1 и L2, тем самым генерируя дополнительную электроэнергию в случае неисправности.
[00130] Здесь, выдача приблизительно 15 мА дополнительного тока ввиду неисправности для обнаружения, выдачи предупредительного сигнала и прерывания может быть обнаружена детектором 210 неисправности, и в достаточной степени может быть активирован размыкатель в случае утечки электрического тока (ELB), SSR, реле, сигнализация, которые реализованы в качестве детектора 210 неисправности. Таким образом, если мощность блоков 230 и 240 обнаружения/восстановления составляет от 5 ВА до 20 ВА, обнаружение неисправности может быть выполнено, в некоторых случаях может быть использована меньшая мощность, и в блоках 230 и 240 обнаружения/восстановления может быть использован электронный элемент, такой как резистор или конденсатор, путем конфигурирования и соединения первой нейтральной точки и второй нейтральной точки.
[00131] Здесь на ФИГ. 8 показано вычисление дополнительных токов в случае неисправности в соответствии с мощностью нагрузки при повышении сопротивления в любой линии системы 150 распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением. Здесь предполагается, что в качестве примера будет описано повышение сопротивления линии R-фазы среди линий подачи электроэнергии R и N. Если напряжение линии подачи электроэнергии составляет 220 В, а нейтральная точка блока 240-a обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии выполнена посередине катушки, то значения напряжения нейтральной точки и R, и нейтральной точки и N, являются такими же, как потоки 110 В и 220 В, входящие в оба конца катушки. Здесь, предполагая, что мощность нагрузки составляет 1000 Вт, значение тока нагрузки составляет A=Вт/В, так что 1000/220=4,545 A, а при конвертации значения тока нагрузки в мА, оно составляет 4,545 мА. Здесь, поскольку сопротивление нагрузки R составляет V/I, R=48,4Ω. В этом время, если сопротивление линии повышается на 0,5Ω из-за неисправности в R-фазе, то приблизительно 1/97 значения сопротивления нагрузки занимает сопротивление линии R-фазы с неисправностью, и ток, составляющий приблизительно 47 мА, потребляется сопротивлением линии 0,5Ω (или ток нейтральной точки, текущий в виде напряжения на стороне нагрузки, может понижаться ввиду повышения сопротивления R-фазы для восстановления нормального напряжения). При таком токе, вторая нейтральная точка блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, соединенная с первой нейтральной точкой блока обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, имеет потенциал 110 В на N-линии, а когда происходит индукция 110 В на катушку L2 блока обнаружения/восстановления на стороне нагрузки и N-линию, в катушке L1, обмотанной вокруг того же железного сердечника, может быть сгенерирована электромагнитная индукция для подачи 220 В, являющегося нормальным напряжением, на нагрузку, и блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки подает недостаточный дополнительный ток в случае неисправности, составляющий 47 мА, на линию нагрузки R-фазы, которая разбалансирована ввиду повышения сопротивления (это является обычным явлением, которое доказано физическими испытаниями того, что если нейтральная линия N или R-линия отсоединена или возникает неисправность электрической цепи, такая как неисправность соединения, ненормальный входной поток напряжения и т.д., возникает дисбаланс и обнаружение или восстановление выполняется путем выдачи дополнительного тока).
[00132] Система 200 распределения электроэнергии, в которой используется такая однофазная электроэнергия, содержит блок 230-a обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, соединенный с линией подачи электроэнергии на стороне нагрузки в распределительной линии системы 150 распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением. Когда в линии подачи электроэнергии имеет место неисправность, вторая нейтральная точка N2 выполнена в обмотке катушки в блоке 230-a обнаружения/восстановления на стороне нагрузки для восстановления, прерывания, выдачи предупредительного сигнала и выполнения уведомления, и может быть обнаружено напряжение второй нейтральной точки N2 и первой нейтральной точки N1, предусмотренных в блоке 240-a обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, или происходит обнаружение тока путем электрического соединения второй нейтральной точки N2 с первой нейтральной точкой N, предусмотренной в блоке 240-a обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии. Это обеспечивает возможность обнаружения или восстановления в режиме реального времени при возникновении повышения сопротивления, дуги, отсоединения, неисправности контакта и частичного отсоединения кабеля в однофазной двухкабельной линии подачи электроэнергии.
[00133] Кроме того, вторая нейтральная точка N2 или блок (230-b) обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, электрически соединенный с первой нейтральной точкой N1 блока 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, становится нейтральной линией в однофазной трехкабельной системе, так что при возникновении отсоединения на стороне подачи электроэнергии, вторая нейтральная точка N2 немедленно выполняет выдачу предупредительного сигнала, прерывание или восстановление. Если вторая нейтральная точка N2, которая электрически соединена с первой нейтральной точкой N1, также используется в однофазной двухкабельной системе, она служит в качестве резервной линии при отсоединении линии подачи электроэнергии, а когда на стороне нагрузки возникает короткое замыкание, имеет место распределение и течение тока короткого замыкания, тем самым повышая надежность системы.
[00134] Между тем, ссылаясь на блок 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, блок 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки также содержит вторую нейтральную точку N2, выполненную между обоими концами катушек ввода/вывода, соединенных параллельно с линией подачи электроэнергии источника электроэнергии, и происходит обнаружение напряжения второй нейтральной точки N2 и первой нейтральной точки N1, предусмотренных в блоке 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, или соединение второй нейтральной точки N2 с первой нейтральной точкой N1 в блоке 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии. В результате, при возникновении повышения сопротивления, дуги, отсоединения, отошедшего контакта, частичного отсоединения кабеля, короткого замыкания, входного потока напряжения с отклонением и т.д. в линии электропередач (R, N и т.д.) в системе 150 распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением, блок 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки функционирует с использованием второй нейтральной точки N2 для выдачи предупредительного сигнала или выполнения прерывания, или восстановления в режиме реального времени.
[00135] Здесь, ссылаясь на процесс восстановления в случае отсоединения однофазной двухкабельной R линии подачи электроэнергии, при отсоединении линии электропередач R на стороне подачи электроэнергии, остается только одна линия N, и линия N и первая нейтральная точка N1 подают электроэнергию на катушку L2 блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки. Катушка L2, находящаяся в связи с первой нейтральной точкой N1, соединенной со второй нейтральной точкой N2 блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, выполняет электромагнитную индукцию катушки L1 блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки и восстанавливает однофазную двухкабельную электроэнергию. При отсоединении линии электропередач N, в системе 150 распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением имеется только одна линия линии электропередач R, и имеющаяся линия электропередач R и первая нейтральная точка N1 блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки подают электроэнергию на катушку L1, и катушка L1, находящаяся в связи с первой нейтральной точкой N1, соединенной со второй нейтральной точкой N2 блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, выполняет электромагнитную индукцию катушки L2, предусмотренной в блоке 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, для восстановления однофазной двухкабельной электроэнергии. Даже в случае неисправности электрической цепи, такой как повышение сопротивления, неисправность соединения (дуга) или частичное отсоединение кабеля, нормальное напряжение в режиме реального времени восстанавливается по той же причине.
[00136] Кроме того, ссылаясь на блок обнаружения/восстановления на стороне подачи однофазной электроэнергии (например, 240-f на ФИГ. 10) из числа различных вариантов реализации блока 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, показанного на ФИГ. 10, он может быть сконфигурирован, как 200-2 на ФИГ. 12, путем использования трансформатора с изоляцией (первичная катушка и вторичная катушка изолированы и обмотаны по отдельности), как обозначено 200-2 на ФИГ. 12. Для конфигурирования блока 240-f обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии в цепи обнаружения/восстановления, выходная мощность блока 240-f обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии должна быть выше чем общая мощность, полученная путем добавления числа нагрузок, соединенных с блоком 240-f обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, или на стороне подачи электроэнергии должен быть сконфигурирован блок 240-f обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, имеющий такую же мощность, и блок 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки сконфигурирован для соответствия мощности функции обнаружения или восстановления на стороне нагрузки, первая нейтральная точка N1 блока 240-f обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и вторая нейтральная точка N2 блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки соединены друг с другом, первичная катушка (R, N) блока 240-f обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии соединена последовательно с линией подачи электроэнергии на стороне подачи электроэнергии, электроэнергия выходных линий электроэнергии R1 и R2 вторичных катушек L1 и L2 блока 240-f обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии подается на оборудование нагрузки, а катушки R1 и R2 блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки соединены параллельно с линиями подачи электроэнергии R1 и R2 (информация в отношении восстановления или прерывания с использованием трансформатора с изоляцией подробно описана в отношении связанного уровня техники 3 в опубликованном зарегистрированном патенте связанного документа уровня техники).
[00137] Здесь, когда первая нейтральная точка N1, являющаяся вторичной катушкой, блока 240-f обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии заземлена или соединена с нейтральной линией, разность потенциалов линий подачи электроэнергии R1 и R2, по которым электроэнергия подается на нагрузку от Земли, понижается по сравнению с разностью потенциалов в имеющейся однофазной линии для подачи, и когда первая нейтральная точка N1, захваченная из вторичных катушек L1 и L2 блока 240-f обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, не соединена с Землей или нейтральной линией на стороне подачи электроэнергии, но соединена только со второй нейтральной точкой блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки для подачи электроэнергии на нагрузку, поскольку между Землей и цепями вторичных катушек L1 и L2 блока 240-f обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии отсутствует путь циркуляции тока, вторичные цепи катушек L1 и L2 и Земля не могут генерировать потенциал. По существу, это предотвращает возникновение утечки электрического тока, удара электрическим током и пожара ввиду утечки электрического тока, и при возникновении неисправности электрической цепи, блок 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки функционирует для обнаружения неисправности электрической цепи или устранения неисправности электрической цепи в режиме реального времени для того, чтобы справиться с неисправностью электрической цепи.
[00138] Кроме того, когда в линии подачи электроэнергии (R, N и т.д.) в системе 150 распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением возникает короткое замыкание (неисправность заземления), ток утечки течет только в коротком замыкании, так что он может отслеживаться существующим способом (прерыватель замыкания на землю и т.д.), и поскольку ток утечки подается посредством восстановительной электроэнергии блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, ток утечки может быть обнаружен путем отслеживания входной/выходной линии блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки посредством трансформатора тока нулевой последовательности или путем отслеживания линии N1, которая является первой нейтральной точкой, соединенной с терминалом N2, который является второй нейтральной точкой блока 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, посредством трансформатора тока нулевой последовательности. В качестве альтернативы, также возможно обнаруживать неисправность электрической цепи посредством напряжения без соединения терминала N2 блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки и линии N1 блока 240-b обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии.
[00139] Здесь, если напряжение обнаруживается на обоих терминалах без соединения терминала N2 и терминала N1 блока 230-b обнаружения/восстановления на стороне нагрузки по кабелю, напряжение может обнаруживаться на терминале N2 и терминале N1 даже в случае отсоединения, неисправности контакта, частичного отсоединения кабеля и дисбаланса. При обнаружении напряжения на терминале N2 и терминале N1, два терминала немедленно соединяются для восстановления, немедленного прерывания, активации предупредительного сигнала или передачи обнаруженного значения на контроллер 220. Контроллер 220 может сравнивать обнаруженное значение с заранее установленным значением и обуславливать прерывание, уведомление (предупредительный сигнал) или восстановление. Если напряжение обнаруживается на терминалах N2 и N1 без обнаружения тока утечки в линии R или N, оно определяется, как возникновение повышения сопротивления, дуги, отсоединения, отошедшего контакта, частичного отсоединения кабеля и дисбаланса, и контроллер 220 немедленно выполняет восстановление путем соединения терминала N2 и терминала N1 или выполняет функцию передачи электрического сигнала для управления размыкателем цепи, сигнализацией или модулем связи (здесь, дополнительный ток в случае неисправности меньше в случае повышения сопротивления в состоянии, в котором отсутствует ток утечки линий R и N в случае повышения сопротивления, отсоединения или неисправности соединения, дополнительный ток в случае неисправности, который в два раза выше нормального тока, текущего по нагрузке, поскольку в случае отсоединения подается 110 В, а не 220 В, и дополнительный ток в случае неисправности неравномерно течет в соответствии с мощностью нагрузки и состоянием соединения в случае неисправности соединения или частичного отсоединения кабеля, и, следовательно, обеспечивается возможность узнать, какой тип неисправности электрической цепи имеет место, путем применения заданного значения и его программирования).
[00140] Далее будет описано восстановление в случае отсоединения и открытой фазы при трехфазной четырехкабельной электроэнергии. На ФИГ. 5 и 6, в блоке 240-a обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии первая обмотка P1, обмотанная вокруг первого плеча 120, и третья обмотка P3, обмотанная вокруг третьего плеча 140, имеют отношение напряжений 1:1, а вторая обмотка P2 содержит три обмотки катушки, которые имеют отношение напряжений, составляющее 1/2 отношения напряжений первой обмотки и третьей обмотки, обмотанных вокруг первого плеча, второго плеча и третьего плеча, тем самым обеспечивая обмотки P1, P2 и P3, которые представляют собой катушки, и плечи 120, 130 и 140, которые представляют собой железные сердечники. Также, проиллюстрирована нейтральная точка, соединенная параллельно с линиями подачи электроэнергии R, S и T, подающими трехфазную электроэнергию, и выдача первой нейтральной точки N1 и второй нейтральной точки N2 в блоке 230-a обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, соединенном с нейтральной точкой.
[00141] На ФИГ. 10 показаны различные варианты реализации блока 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии. Позицией 240-а обозначен блок обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, используемый в трехфазных трехкабельных и трехфазных четырехкабельных системах по ФИГ. 5 и 6, позицией 240-b обозначен другой вариант реализации блока 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии по ФИГ. 3, имеющего конструкцию для использования в однофазной (двухкабельной, трехкабельной), позицией 240-с обозначен блок 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, используемый в трехфазных и трехкабельных, а также трехфазных и четырех кабельных системах, генерирующих и поддерживающих первую нейтральную точку подобно эквипотенциалу с Землей (нейтральной линией) на стороне подачи электроэнергии в случае трехфазной электроэнергии, и передвигающих положение предусмотренной первой нейтральной точки (эквипотенциала) таким образом, чтобы иметь разность потенциалов с Землей в случае неисправности электрической цепи (отсоединения, открытой фазы, напряжения с отклонением, неправильного соединения кабеля и т.д.), позицией 240-d обозначен блок 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, соединенный с трехфазной четырехкабельной системой подачи электроэнергии, для устранения неисправности электрической цепи (отсоединения, открытой фазы, напряжения с отклонением, неправильного соединения кабеля и т.д.), понижающий разность потенциалов однофазной электроэнергии (R1, R2 S1, S2 T1, T2), подаваемой на нагрузку и питающей ее, а также устраняющий дисбаланс с использованием всех трехфазных токов при использовании однофазной нагрузки в одной фазе (одной цепи), и позицией 240-e обозначен блок 240 обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии, соединенный с трехфазной 4-кабельной системой подачи электроэнергии и образованный путем применения катушки к общему Y-образной соединительной цепи, выполненной с возможностью подачи электроэнергии путем понижения разности потенциалов однофазной электроэнергии (R1, R2 S1, S2 T1, T2), подаваемой на нагрузку.
[00142] На ФИГ. 11 показаны различные варианты реализации блоков 230 и 240 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки. Позицией 230-a обозначен блок обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, используемый в трехфазной трехкабельной системе и трехфазной четырехкабельной системе, позицией 230-b обозначен другой вариант реализации блока 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки по ФИГ. 3, имеющего конструкцию для использования в однофазной (двухкабельной, трехкабельной), позицией 230-c обозначен блок 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, который обнаруживает неисправность после приема сетевого питания от первичной катушки и преобразует напряжение в низкое напряжение в блоке обнаружения/восстановления на стороне нагрузки (например, 230-с на ФИГ. 11) для подачи низкого напряжения на электронную схему или т.п. от вторичной катушки, и позицией 230-d обозначен блок 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, который обеспечивает то, что гармоники или шум, возникающий в трехфазном трехкабельном или трехфазной четырехкабельном оборудовании с нелинейной нагрузкой и протекающий в нейтральную точку, проходил через него для его отмены, и который используется при необходимости коррекции дисбаланса в направлении балансирования.
[00143] На ФИГ. 9 описана векторная диаграмма 241-а в нормальном состоянии блока 240-a обнаружения/восстановления на стороне подачи электроэнергии и векторные диаграммы 242, 243 и 244 в случае отсоединения и открытой фазы. Восстановление будет описано со ссылкой на ФИГ. 9. Векторная диаграмма 243-а является векторной диаграммой в состоянии, в котором входная S-фаза пропала. Когда входная S-фаза становится потухшей, электроэнергия обмотки катушки P2 (P2-1, P2-2, P2-3) пропадает, и электроэнергия подается только на входную R-фазу, входную T-фазу и нейтральную линию N, сохраняя фазовый угол 120 градусов друг относительно друга. Напряжение входной R-фазы применяется к одному концу обмотки (катушки) P1, другой конец которой соединен с нейтральной линией N, и фазовое напряжение в направлении, на 180 градусов противоположном фазе напряжения, индуцированного на обмотку P1 на основе нейтральной точки N, генерируется путем электромагнитной индукции в обмотке P2-1, обмотанной в противоположном направлении обмотки P1 вокруг плеча 120, которое является таким же, как и первое плечо 120, которое является железным сердечником, вокруг которого обмотана обмотка P1, так что появляется фазовый вектор в состоянии 243-а. Между тем, если входное напряжение, имеющее фазовое отличие 120 градусов с входной R-фазой, составляет 380 В, входная T-фаза, имеющая разность потенциалов 200 В и положение с разностью потенциалов 380 В, и нейтральная линия N соединяется с одним концом обмотки Р3, другой конец которой соединен с нейтральной линией, и к нему применяется электроэнергия, и фазовое напряжение в направлении, на 180 градусов противоположном фазе напряжения, индуцированного на обмотку P3 на основе одного конца Р2-1, другой конец которой соединен с нейтральной точки N, генерируется путем электромагнитной индукции в обмотке P2-2, обмотанной в противоположном направлении обмотки P3 вокруг плеча 140, которое является таким же, как и третье плечо 140, вокруг которого обмотана обмотка P3, так что появляется фазовый вектор в состоянии 243-b. Между тем, в обмотке P2-3, обмотанной вокруг второго плеча, добавляется магнитный поток электромагнитно индуцированной фазы (R, T) от первого плеча 120 и третьего плеча 140 для образования магнитного потока S-фазы на втором плече и индукции напряжения S-фазы в состоянии 243-c на обмотку Р2-3. Здесь, другой конец обмотки Р2-1 соединен с нейтральной точкой, один конец обмотки Р2-1 и другой конец обмотки Р2-2 соединены посредством обратного V-образного соединения, а другой конец Р2-3 соединен с одним концом Р2-2 в форме Y-образного соединения, так что входная S-фаза электроэнергии, которая пропала, генерируется на одном конце Р2-3 для восстановления входной S-фазы, как 243-с.
[00144] Кроме того, как показано на векторной диаграмме 244-а по ФИГ. 9, когда T-фаза отсоединена и пропала, только электроэнергия входной R-фазы, входной S-фазы и нейтральной линии N вводится на обмотки катушек P1, P2, и фазовое напряжение в противоположном направлении P1 образуется для появления в обмотке Р2-1, которая обмотана вокруг плеча 120, которое является таким же, как и обмотка катушки Р1 наоборот, и имеет другой конец, соединенный с нейтральной точкой или нейтральной линией N. Кроме того, S-фаза, вводимая в обмотку катушки Р2-3, поддерживает потенциал 380 В с фазовым углом 120 градусов с R-фазой и поддерживает потенциал 220 В с нейтральной линией, и в этом положении, когда напряжение S-фазы вводится на один конец обмотки катушки Р2-3, фаза S-фазы формируется на обмотке катушки Р2-3. Здесь, фазовое напряжение T-фазы индуцируется на обмотку катушки Р2-2, соединенную между другим концом обмотки катушки Р2-3 и одним концом обмотки катушки Р2-1 и обмотанную вокруг третьего плеча, и выполняет электромагнитную индукцию обмотки катушки Р3, обмотанной вокруг третьего плеча вместе, как показано на диаграмме 244-b, и фазовое напряжение T-фазы восстанавливается для появления в обмотке катушки Р3, как показано на 244-с. Подобным образом, на векторной диаграмме 242-а, когда входная R-фаза отсоединяется и пропадает, напряжение той же фазы, что и у катушки Р3, индуцируется на катушку Р2-2, обмотанную вокруг третьего плеча 140, которая является такой же, как и катушка Р3 входной T-фазы, S-фаза поддерживает потенциал 380 В с фазовым углом 120 градусов с Т-фазой и поддерживает потенциал 220 В с нейтральной линией, и в этом положении, когда напряжение S-фазы вводится на один конец обмотки катушки Р2-3, фаза S-фазы формируется в обмотке катушки Р2-3. Здесь, как показано на диаграмме 242-b, напряжение R-фазы индуцируется на обмотку катушки Р2-1, другой конец которой соединен с нейтральной линией и один конец соединен с обмоткой катушки Р2-2, и в результате, противоположное напряжение напряжению R-фазы, индуцируемому на обмотку катушки Р2-1, формируется в обмотке катушки Р1, обмотанной вокруг в противоположном направлении на первом плече 120, которая является такой же, как и обмотка катушки Р2-1 в первом плече, для появления, как показано на диаграмме 242-с, и в результате, входная R-фаза восстанавливается в свое исходное состояние.
[00145] Кроме того, как было указано выше, путем установки детектора 210 неисправности в нейтральной точке N2 блока 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки для обнаружения возникновения неисправности электрической цепи, такой как повышение сопротивления, дуга, отсоединение, короткое замыкание, отошедший контакт, частичное отсоединение кабеля и т.п., и при обнаружении неисправности электрической цепи, о неисправности электрической цепи может быть сообщено путем предупредительного сигнала, или она может быть прервана или передана на контроллер 220 или CCMS 280 для ее устранения, или электричество с неисправностью может быть удаленным образом прервано или о нем может быть сообщено наружу проводным или беспроводным способом для выдачи предупредительного сигнала. В качестве альтернативы, возможно использование только детектора 210 неисправности для прерывания или выдачи предупредительного сигнала без контроллера 220.
[00146] Далее будет подробно описано прерывание или выдача предупредительного сигнала без контроллера 220. При возникновении неисправности электрической цепи, такой как повышение сопротивления, дуга, отсоединение, отошедший контакт, частичное отсоединение кабеля и т.д., напряжение и ток генерируются во второй нейтральной точке N2, нейтральной линии N или первой нейтральной точке, предусмотренной в блоке 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки. Здесь, когда электроэнергия прерывается посредством управления размыкателем в случае утечки электрического тока, когда генерируемое напряжение прерывается путем управления расцепляющей катушкой, реализованной в виде детектора 210 неисправности, или когда SSR обнаруживает неисправность электрической цепи и работает, SSR может управлять расцепляющей катушкой с использованием переключателя, предусмотренного в нем, для прерывания размыкателя 270 цепи или управления генератором 250 предупредительного сигнала, или может немедленно соединить терминал-нейтральную точку N2, терминал-нейтральную линию N или первый терминал-нейтральную точку, предусмотренную в блоке 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, для устранения неисправности электрической цепи. Также, после соединения нейтральной точки N2, нейтральной линии N или первой нейтральной точки, при обнаружении протекающего напряжения или тока детектором 210 неисправности, наружу может быть сообщено то, было ли выполнено устранение или нет, и если устранение не было выполнено, протекающее напряжение или ток может быть прерван.
[00147] Здесь, что касается способа обнаружения отсоединения, отошедшего контакта, частичного отсоединения кабеля на стороне подачи электроэнергии посредством детектора 210 неисправности, 1) обнаруживается напряжение или ток нейтральной линии N или первой нейтральной точки N1 и второй нейтральной точки N2, который может быть сгенерирован при повышении сопротивления, отсоединении, отошедшем контакте, частичном отсоединении кабеля, открытой фазе и дисбалансе, 2) обнаруживается значение обнаруженного тока линии электропередач, которая представляет собой однофазную двухкабельную линию подачи электроэнергии (R, N и т.д.), и если R+N=0, то определяется, что система 150 распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением находится в нормальном состоянии, а если обнаружено, что R+N≠0, то определяется, что система 150 распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением находится в ненормальном состоянии. Подобным образом, в случае утечки электрического тока, 1) может быть обнаружено напряжение или ток нейтральной линии N или первой нейтральной точки N1 и второй нейтральной точки N2 и2) обнаруживается значение обнаруженного тока однофазной двухкабельной линии электропередач, и если R+N=0, то определяется, что система 150 распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением находится в нормальном состоянии, а если обнаружено, что R+N≠0, то может быть определено, что система 150 распределения электроэнергии с обнаружением/восстановлением находится в ненормальном состоянии (случай трехфазной (R+S+T=0 - нормальное состояние, R+S+T≠0 - неисправность) является таким же, и, следовательно, подробное описание будет опущено). Если определено, что возникла неисправность, прерывание выполняется немедленно посредством размыкателя тока утечки на Землю (в течение 0,03 секунды), выдается предупредительный сигнал посредством детектора неисправности, размыкатель 270 прерывается или восстанавливается, или обнаруженное значение передается на контроллер 220, так что контроллер 220 может удаленно отправить сигнал прерывания размыкателя, выполняя выдачу предупредительного сигнала или восстановление, или уведомить диспетчера о возникновении неисправности через модуль связи проводным или беспроводным образом.
[00148] Здесь, в качестве контроллера 220 может использоваться имеющееся реле, оснащенное функцией микрокомпьютера, сигнализацией об утечке на Землю и т.п., и может использоваться оборудование связи, предусмотренное в имеющемся объекте. Однако в настоящем раскрытии, предпочтительно, контроллер 220 реализован в виде микрокомпьютера, микропроцессора, центрального процессора, микроконтроллера и т.п., выполненного с возможностью управления всей работой системы 200 распределения электроэнергии.
[00149] Между тем, как было описано выше, при возникновении напряжения с отклонением в нейтральных точках N, N1 и N2 ввиду неисправности электрической цепи, такой как повышение сопротивления линии подачи электроэнергии, возникновение дуги, отошедший контакт, частичное отсоединение кабеля, утечка электрического тока или короткое замыкание, или при определении того, что в нейтральные точки N, N1 и N2 протекает ток с отклонением, контроллер 220 немедленно управляет размыкателем 270 цепи или активирует генератор 250 предупредительного сигнала. Генератор 250 предупредительного сигнала активирует сигнализацию и сообщает о неисправности электрической цепи, такой как повышение сопротивления, возникновение дуги, отсоединение, отошедший контакт, частичное отсоединение кабеля, короткое замыкание или несбалансированная электроэнергия. В настоящем раскрытии, выдача предупредительного сигнала может выполняться с использованием способа визуального и/или звукового предупредительного сигнала проводным образом, или неисправность электрической цепи может отслеживаться удаленно посредством модуля двунаправленной связи (RTU и т.д.), который представляет собой существующую технологию, или контроллером 220 можно управлять удаленно беспроводным образом. В состоянии, при котором генерируется визуальный и/или звуковой предупредительный сигнал или беспроводное уведомление, когда диспетчер распознает его, диспетчер может должным образом предпринять последующие меры, и, следовательно, могут быть предотвращены различные аварии, вызванные электричеством, которые могут произойти ввиду повышения сопротивления линии подачи электроэнергии, дуги, отсоединения, отошедшего контакта, частичного отсоединения кабеля, утечки электрического тока, короткого замыкания или несбалансированной электроэнергии.
[00150] Диспетчер может выключить сгенерированный предупредительный сигнал по мере необходимости. Например, при управлении выключателем предупредительного сигнала, предусмотренным в блоке 260 выключения предупредительного сигнала, блоком 260 выключения предупредительного сигнала генерируется сигнал выключения предупредительного сигнала и передается на контроллер 220. При передаче сигнала выключения предупредительного сигнала, контроллер 220 прекращает управление генератором 250 предупредительного сигнала для выключения предупредительного сигнала (удаленное слежение и управление возможны благодаря проводной/беспроводной связи с помощью существующей технологии).
[00151] Кроме того, в настоящем раскрытии детектор 210 неисправности обнаруживает возникновение неисправности электрической цепи, такой как повышение сопротивления, дуга, отсоединение, отошедший контакт, частичное отсоединение кабеля, утечка электрического тока, короткое замыкание или несбалансированная электроэнергия. При возникновении неисправности электрической цепи, детектор неисправности передает высокий сигнал на контроллер 220, а в нормальном состоянии, детектор неисправности передает низкий сигнал на контроллер 220. Контроллер 220 сравнивает принятый сигнал с заранее установленным значением для определения неисправности и немедленно выполняет восстановление, выдачу предупредительного сигнала, прерывание, в соответствии с результатом определения, или информирует диспетчера проводным или беспроводным образом для предотвращения серьезных бедствий для общества ввиду аварий, вызванных электричеством, таких как выхода из строя автоматического выключателя, неисправность подачи электроэнергии, удар электрическим током, прекращение управления, сгорание от перегрева и пожар, которые могут произойти ввиду неисправности электрической цепи.
[00152] Кроме того, в настоящем раскрытии, как описано, даже после неисправности электрической цепи ввиду повышения сопротивления, дуги, отсоединения, отошедшего контакта или частичного отсоединения кабеля выполняется восстановление посредством управления блоком 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, возникновение неисправности электрической цепи, такой как повышение сопротивления, дуга, отсоединение, отошедший контакт или частичное отсоединение кабеля, обнаруживается непрерывно посредством детектора 210 неисправности, и здесь, в случае неисправности электрической цепи, такой как обнаружение утечки электрического тока, повышение сопротивления, отсоединение, отошедший контакт или частичное отсоединение кабеля, ввиду напряжения или тока с отклонением на линии подачи электроэнергии или нейтральной точке даже после выполнения восстановления блоком 230 обнаружения/восстановления на стороне нагрузки, контроллер 220 автоматически управляет размыкателем цепи (MCCB, ELB и другими) с использованием управляющего сигнала или выполняет выдачу предупредительного сигнала или уведомления проводным или беспроводным образом для предотвращения выхода из строя автоматического выключателя, перебоя подачи электроэнергии, удара электрическим током, сгорания ввиду перегрев и возникновения пожара.
[00153] Например, в соответствии с настоящим раскрытием, путем автоматического выполнения восстановления электроэнергии с неисправностью после отсоединения на стороне подачи электроэнергии в системе распределения электроэнергии, возникновение перебоя подачи электроэнергии, вызванной отсоединением, может быть предотвращено, а в случае повышения сопротивления, отсоединения, открытой фазы, отошедшего контакта и/или частичного отсоединения кабеля, выполняется восстановление для предотвращения трекинга, искры, короткого замыкания, утечки электрического тока (неисправности заземления), ухудшения изоляции, повреждения от сгорания, перегрева и пожара, вызванного электричеством, в электрическом устройстве, и, кроме того, обеспечивается возможность предотвращения аварий, вызванных неисправностью электрической цепи, путем обнаружения возникновения короткого замыкания на стороне подачи электроэнергии, которая является «мертвой точкой» существующей технологии, и снижения удара электрическим током и пожара, вызванного электричеством, ввиду утечки электрического тока.
[00154] Кроме того, в случае неисправности при восстановлении электроэнергии с неисправностью, размыкателем цепи управляют путем генерирования управляющего сигнала размыкателя цепи и его информируют (выдают предупреждающий сигнал), тем самым предотвращая повреждение устройства заднего уровня ввиду избыточного тока или напряжения с отклонением, или бедствия для общества, такие как удар электрическим током или пожар ввиду неисправности электрической цепи.
[00155] Система 200 распределения электроэнергии по настоящему изобретению может быть реализована в виде одного модуля для извлечения коммерческой выгоды. В результате, система 200 распределения электроэнергии в виду модуля может автоматически проверять состояния с отклонениями в местах, где визуальная проверка невозможна (повышение сопротивления, дуга, отошедший контакт, частичное отсоединения кабеля и т.д. во встроенной кабельной проводке и точках соединения, размыкателях цепи, переключателях, контактных терминалах автоматических переключателей), или она может быть установлена в распределительной панели или распределительном устройстве для выполнения выдачи предупредительного сигнала, прерывания подачи электроэнергии в случае электроэнергии с отклонением в связи с размыкателем цепи, может быть установлена в розетке, в электрическом устройстве или бытовом приборе, или может быть легко размещена на устройстве подачи электроэнергии, которое уже установлено для выдачи предупредительного сигнала или прерывания ненормального состояния или электроэнергии с отклонением в линиях или выполнения устранения неисправности электрической цепи в режиме реального времени.
[00156] Настоящее изобретение не ограничено вариантами реализации, представленными выше, и специалист в области техники, к которой относится настоящее изобретение, может осуществить различные модификации, не выходя за рамки сущности изобретения, определенной пунктами формулы настоящего изобретения, и такие модификации также подпадают под формулу изобретения.