Устройство формирования синхронизированных данных о состоянии энергообъекта


 

H02J13 - Схемы устройств для обеспечения дистанционной индикации режимов работы сети, например одновременная регистрация (индикация) включения или отключения каждого автоматического выключателя сети; схемы устройств для обеспечения дистанционного управления средствами коммутации в сетях распределения электрической энергии, например включение или выключение тока потребителям энергии с помощью импульсных кодовых сигналов, передаваемых по сети

Владельцы патента RU 2482588:

Открытое акционерное общество "Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы" (RU)
Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" (RU)
Закрытое акционерное общество "Инженерно-технический центр "Континуум" (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение надежности. Устройство (1) содержит блок (2) вычисления фазовых векторов напряжения и тока, выходной коммуникационный интерфейс (3), блок (4) аналого-цифрового преобразования (АЦП), снабженный аналоговыми измерительными интерфейсами (5) и (6) напряжения и тока, блок (7) приема сигналов календарной синхронизации, блок (8) формирования внутреннего цифрового потока, снабженный входом (9) приема сигналов тактовой синхронизации. Кроме того, устройство включает блок (10) приема цифровых потоков, блок (11) формирования выходных данных, блок (12) дискретно-цифрового преобразования, снабженный интерфейсами (13) дискретного ввода. Блок (10) приема цифровых потоков выполнен в виде блока (14) коммуникационного резервирования, снабженного интерфейсами (15) приема цифровых потоков. К входам блока (2) вычисления фазовых векторов подключены: выход блока (4) АЦП через блок (8) формирования внутреннего цифрового потока, выход блока (7) приема сигналов календарной синхронизации и выход блока (10) приема цифровых потоков. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к устройствам для получения привязанных к единой шкале времени данных о состоянии энергообъекта, включая векторные параметры токов и напряжений, и может быть применено, например, в системах автоматизации электроподстанций.

Уровень техники

Известен терминал RES 521 от производителя ABB [1], обеспечивающий измерения фазовых векторов тока и напряжения и выдачу данных измерений фазовых векторов во внешние системы через внешний цифровой интерфейс по протоколу IEEE C37.118. В состав терминала входят:

- блок аналоговых входов, включающий в себя интерфейсы для подключения к аналоговым вторичным измерительным цепям тока и напряжения, аналого-цифровые преобразователи;

- блок приема сигналов календарной синхронизации;

- вычислительный модуль, включающий в себя центральный процессор, обеспечивающий выполнение основных измерительно-вычислительных функций терминала, и цифровой коммуникационный интерфейс Ethernet для выдачи во внешние системы данных измерений фазовых векторов.

Известно устройство векторных измерений [2], обеспечивающее измерение фазового вектора напряжения и передачу данных измерений фазового вектора напряжения другому аналогичному устройству, установленному на другой секции шин. Устройство включает в себя:

- блок аналого-цифрового преобразования;

- блок измерения напряжения;

- блок вычисления частоты;

- блок вычисления действующего значения фазного напряжения;

- блок вычисления фазового вектора напряжения;

- блок трансляции данных измерений фазового вектора напряжения внешнему устройству.

Недостатком обоих известных устройств являются отсутствие универсальности в отношении формы данных измерений. Эти устройства имеют возможность вычислять фазовые вектора по измеряемым аналоговым величинам, но не способны определять эти вектора по данным, передаваемым в форме цифровых потоков, например, по шине процесса цифровой подстанции. Кроме того, формируемые известными устройствами данные не полностью обеспечивают системы защиты и автоматики необходимой информацией о состоянии энергообъекта в каждый момент времени.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является увеличение функциональных возможностей и надежности устройства, повышение информативности формируемых им данных о состоянии энергообъекта.

Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что в устройство, содержащее блок вычисления фазовых векторов, выходной коммуникационный интерфейс, блок аналого-цифрового преобразования, снабженный аналоговыми измерительными интерфейсами напряжения и тока, блок приема сигналов календарной синхронизации, введены блок формирования внутреннего цифрового потока, снабженный входом приема сигналов тактовой синхронизации, блок приема цифровых потоков, блок формирования выходных данных, блок дискретно-цифрового преобразования, снабженный интерфейсами дискретного ввода и входом, подключенным к выходу блока приема сигналов календарной синхронизации, при этом блок вычисления фазовых векторов снабжен тремя входами, первый из которых подключен к выходу блока аналого-цифрового преобразования через блок формирования внутреннего цифрового потока, второй - к выходу блока приема сигналов календарной синхронизации, третий - к выходу блока приема цифровых потоков, выходной коммуникационный интерфейс подключен к выходу блока вычисления фазовых векторов через блок формирования выходных данных, к которому подключен выход блока дискретно-цифрового преобразования, а блок приема цифровых потоков выполнен в виде блока коммуникационного резервирования, снабженного, по меньшей мере, двумя интерфейсами приема цифровых потоков.

Изобретение имеет развитие, состоящее в том, что блок приема сигналов календарной синхронизации может быть выполнен в виде блока ведения календарного времени, снабженного интерфейсом календарной синхронизации. При этом устройство позволяет обеспечивать привязку дискретных сигналов о состоянии энергообъекта и вычисленных значений фазовых векторов напряжения и тока к календарному времени с меньшей зависимостью от регулярности получения устройством сигнала календарной синхронизации от внешнего источника. Уменьшение зависимости корректного функционирования устройства от готовности внешнего источника сигналов календарной синхронизации дополнительно повышает надежность выдачи во внешние системы корректных данных о состоянии энергообъекта.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства с учетом развития изобретения.

Осуществление изобретения с учетом его развития

На фиг.1 показано устройство 1, в состав которого входят:

- блок 2 вычисления фазовых векторов напряжения и тока;

- выходной коммуникационный интерфейс 3;

- блок 4 аналого-цифрового преобразования, снабженный аналоговыми измерительными интерфейсами напряжения 5 и тока 6;

- блок 7 приема сигналов календарной синхронизации;

- блок 8 формирования внутреннего цифрового потока;

- вход 9 приема сигналов тактовой синхронизации;

- блок 10 приема цифровых потоков;

- блок 11 формирования выходных данных,

- блок 12 дискретно-цифрового преобразования;

- интерфейсы 13 дискретного ввода;

- блок 14 коммуникационного резервирования;

- интерфейсы 15 приема цифровых потоков.

В частном случае выполнения устройства 1 блок 7 приема сигналов календарной синхронизации может быть выполнен в виде блока 16 ведения календарного времени, снабженного интерфейсом 17 календарной синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

Аналоговые сигналы напряжения и тока во вторичных измерительных цепях напряжения и тока через интерфейсы 5 и 6 поступают в блок 4 аналого-цифрового преобразования, где величины указанных сигналов преобразуются в цифровое представление, и далее передаются в блок 8 формирования внутреннего цифрового потока. Блок 8 обеспечивает формирование внутреннего цифрового потока, содержащего данные об измеренных величинах напряжения и тока, с заданной частотой дискретизации с привязкой каждого отдельного значения напряжения или тока в цифровом потоке ко времени по сигналам тактовой синхронизации, получаемым через вход 9.

Блок 10 осуществляет прием цифровых потоков с данными первичных измерений тока и напряжения.

Блок 2 осуществляет вычисление фазовых векторов напряжения и тока на основании внутреннего цифрового потока, получаемого от блока 8, и на основании внешнего цифрового потока, получаемого устройством через блок 10. При вычислении фазовых векторов напряжения и тока блок 2 осуществляет привязку вычисленных значений фазовых векторов к календарному времени на основании сигналов календарной синхронизации, непрерывно получаемых блоком 2 от блока 7, который в свою очередь обеспечивает прием сигналов календарной синхронизации от внешнего источника. Вычисленные значения фазовых векторов напряжения и тока транслируются блоком 2 на выходной коммуникационный интерфейс 3.

Входные дискретные сигналы через интерфейсы 13 дискретного ввода поступают в блок дискретно-цифрового преобразования 12, где указанные сигналы преобразуются в цифровое представление, и производится привязка указанных сигналов ко времени, получаемому от блока 17 ведения календарного времени. Преобразованные в цифровой вид дискретные сигналы, имеющие привязку к календарному времени, транслируются блоку 11 формирования выходных данных. Наряду с этим, блоку 11 транслируются вычисленные блоком 2 значения фазовых векторов в виде пар цифровых значений фазовых векторов напряжения и тока, относящихся к одному и тому же моменту календарного времени. Блок 11 добавляет к каждой полученной от блока 2 паре значений векторов, относящихся к одному моменту календарного времени, значения дискретных сигналов, полученные от блока 12 и относящиеся к тому же моменту календарного времени, что и значения фазовых векторов в паре. Полученный при этом пакет данных, включающий в себя величины фазовых векторов напряжения и тока и значения дискретных сигналов, относящиеся к одному и тому же моменту времени, транслируется блоком 11 на выходной коммуникационный интерфейс 3.

Блок 10 приема цифровых потоков выполнен в виде блока 14 коммуникационного резервирования, к входам которого подключены интерфейсы 15 приема цифровых потоков. Интерфейсы 15 обеспечивают прием цифровых потоков с данными первичных измерений тока и напряжения. При наличии цифрового потока на входе одного из интерфейсов 15, условно выбранного в качестве основного интерфейса, блок 10 транслирует указанный поток блоку 2 вычисления фазовых векторов напряжения и тока. В случае пропадания цифрового потока на входе основного интерфейса 15 блок 10 переключается на прием цифрового потока через другой интерфейс 15, рассматриваемый в качестве резервного интерфейса, и обеспечивает трансляцию указанного потока блоку 2.

Как видно из изложенного, предлагаемое изобретение обеспечивает возможность работы устройства как в «цифровых подстанциях» [3] с резервируемой цифровой шиной процесса [4], так и в традиционных подстанциях без цифровой шины процесса. При этом устройство формирует привязанный к единому календарному времени высокоинформативный пакет данных о векторах токов и напряжений, значения которых получены устройством в аналоговой и/или цифровой форме, и о дискретных сигналах, которые, в частности, могут отражать положение коммутационных аппаратов энергообъекта в момент измерения указанных векторов.

Источники информации

1. ABB Powers Technologies AB. Phasor measurement terminal RES 521. Technical reference manual. September 2008, Revision: D. (Техническое справочное руководство по терминалу векторных измерений RES 521). www.abb.com/substationavtomation.

2. Опубликованная патентная заявка США №2010/0072978, МПК G01R 23/02, 2010 г.

3. «Цифровая подстанция ЕНЭС»/Моржин Ю.И. и др., Журнал «Энергоэксперт», №4 (27), 2011 г.

4. «Шина процесса - технологический фундамент цифровой подстанции» / Власов М.А. и др. Журнал «Релейщик», №1, март 2010 г.

1. Устройство формирования синхронизированных данных о состоянии энергообъекта, содержащее блок вычисления фазовых векторов, выходной коммуникационный интерфейс, блок аналого-цифрового преобразования, снабженный аналоговыми измерительными интерфейсами напряжения и тока, блок приема сигналов календарной синхронизации, отличающееся тем, что введены блок формирования внутреннего цифрового потока, снабженный входом приема сигналов тактовой синхронизации, блок приема цифровых потоков, блок формирования выходных данных, блок дискретно-цифрового преобразования, снабженный интерфейсами дискретного ввода и входом, подключенным к выходу блока приема сигналов календарной синхронизации, при этом блок вычисления фазовых векторов снабжен тремя входами, первый из которых подключен к выходу блока аналого-цифрового преобразования через блок формирования внутреннего цифрового потока, второй - к выходу блока приема сигналов календарной синхронизации, третий - к выходу блока приема цифровых потоков, выходной коммуникационный интерфейс подключен к выходу блока вычисления фазовых векторов через блок формирования выходных данных, к которому подключен выход блока дискретно-цифрового преобразования, а блок приема цифровых потоков выполнен в виде блока коммуникационного резервирования, снабженного, по меньшей мере, двумя интерфейсами приема цифровых потоков.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок приема сигналов календарной синхронизации выполнен в виде блока ведения календарного времени, снабженного интерфейсом календарной синхронизации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в энергосистемах. .

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для контроля отключения и неуспешного автоматического повторного включения секционирующих выключателей (СВ) радиальных линий подстанции.

Изобретение относится к системам передачи информации по линиям энергоснабжения и может быть использовано для создания эффективных систем дистанционного управления потребителями электроэнергии по линиям энергоснабжения, в том числе в системах управления уличным освещением.

Изобретение относится к дистанционному контролю (мониторингу) объектов электроэнергетики и предназначено для получения данных об угрожающих работе высоковольтной воздушной линии электропередачи (ВЛ) воздействиях естественного или техногенного происхождения, представления полученных данных о выявленных угрозах на мониторе пульта управления работой ВЛ (например, диспетчерского пульта).

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для автоматического контроля и управления энергетической эффективностью потребительских энергетических систем.

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для контроля отказа отключения секционирующего и отключения головного выключателей (ГВ) линии основного источника питания, включения и отказа отключения выключателя сетевого пункта автоматического включения резерва (АВР) и отключения секционирующего выключателя (СВ) линии резервного источника питания в кольцевой сети.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для мониторинга, защиты и управления режимами работы оборудования на электрической подстанции.

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для выявления поврежденной линии трансформаторной подстанции при неуспешном автоматическом повторном включении (АПВ) секционирующего выключателя (СВ).

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для контроля ложного включения выключателя сетевого пункта автоматического включения резерва (АВР) при работе кольцевой сети по нормальной схеме электроснабжения и питающейся от разных шин двухтрансформаторной подстанции.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к системам контроля и управления электротехническими комплексами, и может быть использовано для мониторинга и управления осветительным оборудованием городов и автомобильных дорог, использующих, преимущественно, светодиодные осветительные устройства

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности. Система контроля включает в себя первый датчик (112, 200), расположенный в некотором первом месте на линии фазового провода (104, 602), и второй датчик (112, 200), расположенный в некотором втором месте на линии фазного провода. Первый датчик содержит средства для генерирования первого набора данных синхронизированного фазора. Второй датчик содержит средства для генерирования второго набора данных синхронизированного фазора. Система контроля включает в себя процессор, содержащий средства для приема первого и второго наборов данных синхронизированного фазора. Кроме того, процессор содержит средства для определения напряжения (Vp) на стороне первичной обмотки по меньшей мере одного распределительного трансформатора (110, 600), имеющего электрическое соединение с линией фазового провода, на основе напряжения (VS) на стороне вторичной обмотки распределительного трансформатора. Напряжение на стороне первичной обмотки определяется на основе данных электросчетчика, поступающих от множества измеренных нагрузок (608, 610), имеющих электрическое соединение со стороной вторичной обмотки распределительного трансформатора. Кроме того, процессор содержит средства для того, чтобы определять по меньшей мере одно условие работы линии фазового провода, основываясь на первом и втором наборах данных синхронизированного фазора и напряжении на стороне первичной обмотки. 6 н. и 39 з.п. ф-лы, 11 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Согласно способу с момента исчезновения напряжения, рабочего тока и отсутствия тока КЗ в линии основного источника питания начинают отсчет времени выдержки включения выключателя сетевого пункта АВР, при этом в момент окончания этого времени в линии резервного источника питания контролируют увеличение рабочего тока и, если в момент окончания отсчета времени рабочий ток увеличился на значение, равное значению исчезнувшего рабочего тока в линии основного источника питания, то делают вывод о ложном отключении головного и секционирующего выключателей и включении выключателя сетевого пункта АВР. 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Способ заключается в фиксации бросков токов и в измерении времени между ними. При этом согласно способу контролируют наличие напряжения на шинах и тока в линии основного источника питания и если напряжение на шинах и ток в линии основного источника питания исчезнут, а напряжение на шинах резервного источника питания не исчезнет, то делают вывод о ложном отключении секционного выключателя шин двухтрансформаторной подстанции. 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа. Согласно способу с момента появления броска тока КЗ на шинах трансформатора основного источника питания начинают первый отсчет времени, равный времени выдержки срабатывания защиты вводного выключателя этих шин, при этом контролируют момент исчезновения тока КЗ, и если в момент окончания отсчитываемого времени ток КЗ исчезнет, то делают вывод об отключении вводного выключателя шин трансформатора основного источника питания, с момента исчезновения тока КЗ начинают второй отсчет времени, равный времени выдержки включения выключателя резерва линии основного источника питания, при этом в линии резервного источника питания контролируют появление броска рабочего тока или тока КЗ, и если в момент окончания второго отсчета времени появился бросок рабочего тока, значением, определяемым нагрузкой линии, подключенной к резервному источнику питания, и ток КЗ не появился, то делают вывод об отключении головного выключателя и включении выключателя резерва линии кольцевой сети. 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Согласно способу с момента v появления броска рабочего тока значением, определяемым нагрузкой отключенного участка линии основного источника питания, начинают отсчет времени, равный времени выдержки включения секционирующего выключателя этой линии, и если с момента окончания отсчета этого времени до момента отключения выключателя сетевого пункта АВР рабочий ток в линии основного источника питания увеличился на значение, определяемое нагрузкой резервирующего участка, а в линии резервного источника питания уменьшился на такое же значение, то делают вывод об отключении выключателя сетевого пункта АВР и восстановлении нормальной схемы электроснабжения кольцевой сети. При использовании предлагаемого способа можно получить информацию об отключении выключателя сетевого пункта АВР при восстановлении нормальной схемы электроснабжения кольцевой сети. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электрической энергии потребителю с помощью неоднородной неизолированной линии электропередачи трехпроводного исполнения. Согласование неоднородной неизолированной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой достигается в результате выполнения определенных условий, заключающихся в сопоставлении действительного и эталонного сопротивлений обобщенной нагрузки однородного симметричного участка, подразумевающего равенство соответствующих продольных и поперечных параметров каждого линейного провода между собой, и однородного несимметричного участка, подразумевающего нарушение равенства соответствующих продольных и поперечных параметров каждого линейного провода между собой, входящих в состав неоднородной неизолированной трехпроводной линии электрической передачи, напряжений в конце однородного симметричного и однородного несимметричного участков линии или токов, поступающих в обобщенную нагрузку. Технический результат - обеспечение условий согласования неоднородной трехпроводной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электрической энергии потребителю с помощью симметричной линии электропередачи четырехпроводного исполнения, входящей в состав симметричной электроэнергетической системы. Согласование симметричной четырехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой достигается в результате выполнения определенных условий, заключающихся в сопоставлении действительного и эталонного сопротивлений нагрузки, напряжений в конце линии или токов, поступающих в нагрузку. Исходные данные о напряжениях и токах в линии могут быть получены через устройства сопряжения, или датчики, выполненные в виде трансформаторов напряжения и тока или в виде делителей напряжения и шунтов переменного тока, анализаторов спектра. В результате обработки исходных данных в процессоре формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых могут быть использованы устройства РПН силовых трансформаторов, фильтры высших гармонических составляющих токов и напряжений различной модификации или симметричное трехфазное устройство, генерирующее ток и напряжение на частоте основной гармоники. Технический результат - обеспечение условий согласования четырехпроводной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой. 3 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Согласно способу с момента исчезновения напряжения на шинах трансформатора и отсутствии тока КЗ через него начинают отсчет времени, равный времени выдержки АПВ ГВ, и во все провода линии посылают зондирующие импульсы, измеряют время, за которое они дойдут до точек отражения, вычисляют расстояния до этих точек, сравнивают их между собой и с расстоянием до места установки ГВ и, если все вычисленные расстояния равны друг другу и больше, чем расстояние до ГВ, то делают вывод о ложном отключении ГВ, а если равны друг другу и меньше, чем расстояние до ГВ, или два вычисленных расстояния равны друг другу и меньше третьего, которое равно расстоянию до ГВ, то делают вывод об аварийном отключении ГВ, в момент окончания отсчитываемого времени контролируют появление напряжения на шинах подстанции и, если оно не появилось, то во все провода линии снова посылают зондирующие импульсы, измеряют время, за которое они дойдут до точек отражения, вычисляют расстояния до этих точек, сравнивают их между собой и с расстоянием до ГВ и, если все вычисленные расстояния равны друг другу и меньше, чем расстояние до ГВ, то делают вывод об отказе АПВ ГВ при устойчивом трехфазном КЗ, а если два вычисленных расстояния равны друг другу, но меньше третьего, которое равно расстоянию до ГВ, то делают вывод об отказе АПВ ГВ при устойчивом двухфазном КЗ. 2 ил.
Наверх