Комплекс дистанционного контроля токов и напряжений



Комплекс дистанционного контроля токов и напряжений
Комплекс дистанционного контроля токов и напряжений

 

H02J13/00 - 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 2564124:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Логотех" (RU)

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение точности измерения фазовых углов между векторами тока и напряжения в контролируемой точке высоковольтной сети и расширенные функциональные возможности. Комплекс содержит программируемый управляющий терминал (18), связанный каналом (17) передачи данных с группой автономных регистраторов тока и напряжения. Каждый регистратор содержит датчик (1) тока, датчик (2) напряжения и модуль (3) первичной обработки. Датчики (1) выполнены в виде резисторных шунтов, установленных в разрыв фазных проводов высоковольтной сети. Датчики (2) выполнены в виде делителей напряжения. Низкоомные плечи (12) делителей подключены к соответствующему резисторному шунту, а высокоомные (13) встроены в полый изолятор (14) и заземлены. В экранирующем корпусе (4) модуля (3), гальванически связанном с контролируемой точкой сети, размещены источник питания (5), первый АЦП (6), второй АЦП (7) и блок (8) управления, снабженный беспроводным приемопередатчиком (9). АЦП (6) и (7) связаны аналоговыми входами с датчиками (1) и (2) через элементы (10) и (11) сопряжения соответственно и подключены к блоку (8) своими входами запуска и цифровыми выходами. Блок (8) выполнен с возможностью одновременного запуска АЦП (6) и (7), сопровождения метками точного времени измеренных цифровых значений тока и напряжения, хранения полученных данных и их передачи через беспроводный приемопередатчик (9). Управляющий терминал (18) выполнен с возможностью приема и совместной обработки данных, полученных от регистраторов. Комплекс выполнен с возможностью смены режима работы регистраторов по командам управляющего терминала (18). 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для дистанционного контроля токов и напряжений в высоковольтных электрических сетях.

Уровень техники

Известно устройство контроля тока и напряжения в высоковольтных электрических сетях, содержащее датчики тока и напряжения, размещенные на опорном изоляторе, предназначенном для установки в контролируемой точке электрической сети как на станциях и подстанциях, так и вдоль трасс линий электропередачи [патент US 4823022]. Устройство не содержит средств первичной обработки измерительной информации и обеспечивает возможность проводной связи датчиков, выполненных в виде измерительных трансформаторов, со средствами измерения, расположенными на потенциале земли. Недостаток устройства - низкая надежность и ограниченная сетями среднего напряжения область применения.

Известно принятое в качестве прототипа устройство для контроля тока и напряжения в высоковольтных сетях, содержащее датчики тока и напряжения, подключенные к блоку первичного преобразования, в экранирующем корпусе которого, гальванически связанном с контролируемой точкой цепи, размещены источник питания, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), сопряженный входом с датчиками тока и напряжения, и блок управления, снабженный беспроводным передатчиком [RU 2143165].

Блок управления поочередно с помощью коммутатора подключает аналоговый вход АЦП к датчику тока и к датчику напряжения и через беспроводный передатчик посылает измерительную информацию удаленному наземному терминалу.

Недостаток прототипа - большая погрешность при определении фазового угла между током и напряжением, измеряемыми в одной контролируемой точке сети, и ограниченность функциональных возможностей по контролю фазовых соотношений между параметрами, измеряемыми в различных точках сети. Этот недостаток обусловлен несинхронностью измерений тока и напряжения, выполняемыми как одним устройством контроля, так и несколькими устройствами, размещенными в различных точках электрической сети, а также невозможностью оперативного изменения режима выполняемых измерений.

Раскрытие сущности изобретения

Технический результат изобретения - высокая точность определения фазового угла между током и напряжением, измеряемыми в одной контролируемой точке высоковольтной сети, синхронность измерений, выполняемых в различных контролируемых точках сети, и расширенные функциональные возможности.

Предметом изобретения является комплекс дистанционного контроля токов и напряжений высоковольтной сети, содержащий управляющий терминал, связанный каналом передачи данных с группой регистраторов, каждый из которых содержит датчик тока в виде резисторного шунта, установленного в разрыв фазного провода высоковольтной сети, датчик напряжения в виде делителя напряжения, низкоомное плечо которого подключено к соответствующему резисторному шунту, а высокоомное - встроено в полый изолятор и заземлено, и модуль первичной обработки, в экранирующем корпусе которого, гальванически связанном с контролируемой точкой сети, размещены источник питания, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, сопряженные с датчиками тока и напряжения соответственно, блок управления, к которому подключены входы запуска и выходы аналого-цифровых преобразователей, при этом блок управления каждого регистратора снабжен датчиком точного времени, беспроводным приемопередатчиком, подключенным к указанному каналу передачи данных, и выполнен с возможностью одновременного запуска аналого-цифровых преобразователей, сопровождения метками точного времени измеренных цифровых значений тока и напряжения, хранения полученных данных и их передачи через беспроводный приемопередатчик, терминал выполнен с возможностью приема и совместной обработки данных, полученных от регистраторов, а комплекс - с возможностью смены режима работы регистраторов по командам управляющего терминала.

В отличие от прототипа в каждом регистраторе заявляемого комплекса датчик тока выполнен в виде резисторного шунта, установленного в разрыв фазного провода высоковольтной сети (а не в виде трансформатора тока), имеющего общую точку с низкоомным плечом делителя напряжения (который служит датчиком напряжения), содержится два (а не один) аналого-цифровых преобразователя, которые подключены своими входами запуска и выходами к блоку управления, снабженному датчиком точного времени, беспроводным приемопередатчиком (а не передатчиком) и выполненному с возможностью одновременного запуска аналого-цифровых преобразователей и сопровождения метками точного времени цифровых значений тока и напряжения, передаваемых через беспроводный приемопередатчик, а комплекс - с возможностью смены режима работы регистраторов по командам управляющего терминала.

Это позволяет получить вышеуказанный технический результат.

Изобретение имеет уточняющие развития, состоящие в том, что:

- канал передачи данных выполнен радиочастотным или оптоволоконным;

- гальваническая связь экранирующего корпуса модуля первичной обработки с контролируемой точкой сети выполнена в виде параллельной активно-индуктивной цепи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведена структурная схема регистратора, входящего в состав комплекса дистанционного контроля, а на фиг. 2 представлен фрагмент этого комплекса.

Осуществление изобретения с учетом его развитий

Каждый регистратор, входящий в состав заявляемого комплекса, размещается в контролируемой точке высоковольтной сети и содержит датчик 1 тока и датчик 2 напряжения, подключенные к модулю 3 первичной обработки. В экранирующем корпусе 4 модуля 3 размещены источник питания 5, первый АЦП 6, второй АЦП 7 и блок 8 управления, снабженный датчиком точного времени и беспроводным приемопередатчиком 9.

АЦП 6 и 7 связаны аналоговыми входами с датчиками 1 и 2 через элементы 10 и 11 сопряжения соответственно и подключены к блоку 8 своими входами запуска и цифровыми выходами.

Блок 8 управления выполнен с возможностью одновременного запуска АЦП 6 и 7, сопровождения метками точного времени измеренных цифровых значений тока и напряжения, хранения полученных данных и их передачи через беспроводный приемопередатчик 9.

Датчик 1 тока выполнен в виде резисторного шунта, установленного в разрыв провода высоковольтной цепи. Датчик 2 выполнен в виде делителя напряжения, подключенного низкоомным плечом 12 к шунту 1. При этом плечо 12 размещено внутри экранирующего корпуса 4 модуля 3 и через элемент 11 (функционально аналогичный элементу 10) подключено параллельно входу АЦП 7. Высокоомное плечо 13 делителя встроено в полость изолятора 14, показанного на фиг. 2, и заземлено.

Источник 5 обеспечивает автономное электропитание блока 3 от сети через трансформатор 15 тока или от встроенных аккумуляторов. Корпус 4 модуля 3 гальванически связан с контролируемой точкой сети через параллельную активно-индуктивную цепь 16, которая служит для снижения влияния помех промышленного и атмосферного происхождения.

На фиг. 2 показано, что модуль 3 связан измерительным кабелем с датчиком 1 тока и установлен на верхнем фланце изолятора 14, в полость которого встроено нижнее высокоомное плечо 13 делителя датчика 2 напряжения. Нижним фланцем изолятор 14 устанавливается на металлической опоре, размещаемой под контролируемой точкой. Через приемопередатчик 9 каждый автономный регистратор связан радиочастотным или оптическим беспроводным каналом 17 передачи данных с управляющим терминалом 18, который представляет собой рабочую станцию оператора с пакетом соответствующего программного обеспечения. Терминал 18 выполнен с возможностью приема и совместной обработки данных, полученных от регистраторов. Комплекс выполнен с возможностью смены режима работы регистраторов по командам терминала 18.

Комплекс работает следующим образом.

Терминал 18 через беспроводный канал 17 связан с группой (в трехфазной сети, по меньшей мере, с тремя) регистраторов, которые контролируют токи и напряжения в одной или нескольких точках высоковольтной сети. Терминал 18 управляет режимами работы всех регистраторов, подключенных к каналу 17, и производит совместную вторичную обработку получаемых от них данных.

Датчики 1 и 2 каждого автономного регистратора формируют аналоговые измерительные сигналы, поступающие на входы АЦП 6 и 7 через элементы 10 и 11 соответственно, обеспечивающие необходимые согласование, масштабирование, защиту от помех и перенапряжений.

Поскольку датчик тока выполнен в виде резисторного шунта, установлен в разрыв фазного провода высоковольтной сети и имеет общую точку с низкоомным плечом делителя напряжения, к которой через блоки сопряжения подключены одновременно запускаемые АЦП 6 и 7, в результаты измерений тока и напряжения практически не вносятся фазовые искажения. В результате при определении фазового угла между током и напряжением (в ходе вторичной обработки) соответствующая погрешность исключается.

Блок 8 принимает через приемопередатчик 9 команды терминала 18, устанавливает по ним требуемый режим работы регистратора и запускает АЦП 6 и 7. АЦП преобразуют соответствующие аналоговые измерительные сигналы в цифровые данные. Каждой паре оцифрованных результатов измерений тока и напряжения блок 8 присваивает идентификатор, включающий обозначение данного регистратора и точное время регистрации параметров, получаемое в блоке 8 от датчика точного времени, который периодически принимает корректирующие сигналы от спутниковой системы навигации. Массивы измерительных данных, сопровождаемых метками точного времени, хранятся во внутренней памяти блока 8 и по соответствующей управляющей команде передаются через приемопередатчик 9 терминалу 18.

Когда терминал 18 получает измерительные данные, сопровождаемые идентификатором, он определяет выдавший их регистратор и метку времени для совместного анализа данных, получаемых от других регистраторов, входящих в состав комплекса.

Заявляемый комплекс позволяет одновременно измерять ток и напряжение в одной контролируемой точке высоковольтной электрической сети и получать на терминале 18 результаты измерений, синхронно выполненных регистраторами, установленными в различных точках этой сети. При этом регистраторы, управляемые командами терминала 18, поступающими через их приемопередатчики 9, могут функционировать в нескольких режимах: в режиме самотестирования с выдачей терминалу 18 сообщений о состоянии своих элементов, в режиме периодических измерений в заданные моменты времени с хранением и выдачей по запросу терминала минимально необходимых измерительных данных или в режиме фиксации переходных процессов. В последнем режиме терминалу 18 через канал 17 передаются большие массивы измерительной информации, полученной с максимальной частотой дискретизации, позволяющие наглядно воспроизводить и достоверно оценивать переходные процессы, происходящие в контролируемой сети, и оперативно принимать адекватные решения по недопущению или устранению аварийных ситуаций.

Это повышает достоверность и эффективность дистанционного контроля, осуществляемого заявляемым комплексом, существенно расширяет его функциональные возможности, позволяя с высокой точностью определять емкостные и индуктивные составляющие токов и напряжений, комплексные сопротивления, передаточные функции и потери аппаратов, линий электропередачи и других элементов электроэнергетических систем.

1. Комплекс дистанционного контроля токов и напряжений высоковольтной сети, содержащий управляющий терминал, связанный каналом передачи данных с группой регистраторов, каждый из которых содержит датчик тока в виде резисторного шунта, установленного в разрыв фазного провода высоковольтной сети, датчик напряжения в виде делителя напряжения, низкоомное плечо которого подключено к соответствующему резисторному шунту, а высокоомное - встроено в полый изолятор и заземлено, и модуль первичной обработки, в экранирующем корпусе которого, гальванически связанном с контролируемой точкой сети, размещены источник питания, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, сопряженные с датчиками тока и напряжения соответственно, блок управления, к которому подключены входы запуска и выходы аналого-цифровых преобразователей, при этом блок управления каждого регистратора снабжен датчиком точного времени, беспроводным приемопередатчиком, подключенным к указанному каналу передачи данных, и выполнен с возможностью одновременного запуска аналого-цифровых преобразователей, сопровождения метками точного времени измеренных цифровых значений тока и напряжения, хранения полученных данных и их передачи через беспроводный приемопередатчик, терминал выполнен с возможностью приема и совместной обработки данных, полученных от регистраторов, а комплекс - с возможностью смены режима работы регистраторов по командам управляющего терминала.

2. Комплекс по п. 1, в котором канал передачи данных выполнен радиочастотным или оптоволоконным.

3. Комплекс по п. 1, в котором гальваническая связь экранирующего корпуса модуля первичной обработки с контролируемой точкой сети выполнена в виде параллельной активно-индуктивной цепи.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа путем получения информации об аварийном отключении, успешном автоматическом повторном включении и последующем ложном отключении головного выключателя линии электропередачи.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для оценки корректности функционирования автоматических регуляторов возбуждения в составе бесщеточных систем возбуждения генераторов электроэнергетических систем.

Изобретение относится к контролю провеса объектов, в частности к контролю провеса географически протяженных объектов, в частности проводов линий электропередач. Устройство может быть прикреплено к контролируемому объекту (22A, 22B), при этом оно содержит физический датчик (12), блок обработки данных (14), функционально соединенный с датчиком, и средство связи для беспроводной передачи данных из блока обработки данных на внешнее устройство.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - повышение надёжности и точности контроля.

Ипользование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности функционирования сети.

Изобретение относится к системе и способу для администрирования электрораспределительной сетью и, более конкретно, к системе для фильтрации команд устройств местной электрораспределительной сети на основе заданных критериев.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для регистрации параметров переходных режимов в электроэнергетических системах (ЭЭС).

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено при создании новых и модернизации существующих электрических подстанций в соответствии с концепцией цифровой подстанции.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа путем контроля ложного отключения и успешного автоматического повторного включения головных выключателей линий электропередач подстанции.

Изобретение относится к автоматике электрических сетей и предназначено для контроля ложного включения секционного выключателя шин двухтрансформаторной подстанции при работе кольцевой сети по нормальной схеме электроснабжения.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности и надежности устройства, повышение его информативности и оперативности принятия решений. Устройство оперативного мониторинга технического состояния высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) содержит установленные на каждой фазе линии электропередачи между двумя опорами по меньшей мере один датчик ускорений, которому присваивается свой адрес, определяющий его координаты и место положения пролета ЛЭП, датчик температуры и датчик влажности, связанные со входами микропроцессора, в котором на основе сигналов от упомянутых датчиков формируется информация с указанием адреса пролета ЛЭП о начале налипания снега или образования льда на проводах ЛЭП, об амплитудах раскачивания проводов или обрыве провода. При этом выход микропроцессора соединен с приемопередатчиком, предназначенным для связи с диспетчерским пультом, а питание электронных схем устройства осуществляется блоком питания, выполненным в виде магнитопровода, установленного на высоковольтном проводе ЛЭП, служащем первичной обмоткой трансформатора, который снабжен вторичной обмоткой трансформатора, подающей питание на электронные схемы устройства. 6 ил.

Изобретение относится к счетчикам, измеряющим ресурсы и, в частности, относится к системам измерения ресурса энергопотребления, снабженным устройством записи данных и выполненным с возможностью переноса собранных данных в базу данных и к способу использования счетчика энергии для интеллектуального энергопотребления. Техническим результатом является создание автоматической энергоизмерительной системы сбора данных от измерительных приборов, расположенных вблизи точки использования или потребления, которая эффективно мотивирует потребителя улучшать свое поведение при использовании энергии, не пренебрегая при этом приоритетами пользователя. Предложена система измерения ресурса, содержащая: конечное устройство (25), потребляющее ресурс энергопотребления для использования в здании (2) или в уличной осветительной системе, причем устройство содержит блок обнаружения, который генерирует информацию состояния и индикатор полезности (эффективности использования); интеллектуальный счетчик (20), содержащий схему связи c интерфейсом, выполненным с возможностью приема от упомянутого устройства информации состояния и упомянутого индикатора полезности; измерительное устройство, подключенное к среде (17), которая доставляет ресурс на упомянутое устройство; и управляющую схему, подключенную к измерительному устройству, для сбора данных потребления ресурса, причем управляющая схема подключена к схеме связи и выполнена с возможностью генерации данных мониторинга, подлежащих передаче в защищенном режиме на сервер (10), после обработки информации состояния и упомянутого индикатора. Данные мониторинга используются при определении тарифов на потребление, для стимулирования использования энергосберегающих устройств. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к объединяющему блоку для автоматизации подстанции. Техническим результатом является повышение оперативной гибкости и снижение сложности высокоуровневых архитектур системы автоматизации подстанции, а также улучшение мониторинга качества энергии и устойчивости электрораспределительной сети. Предложен объединяющий блок (100) для автоматизации подстанции, содержащий по меньшей мере один входной интерфейс (110a, 110b) для приема входных данных (ID), характеризующих по меньшей мере одно напряжение и/или ток, связанные с компонентом энергетической системы (200), при этом объединяющий блок (100) содержит средство (156) синхронизации времени, которое содержит интерфейс с внешней сетью синхронизации, работающей согласно одному из стандарта B Межотраслевой группы по измерительным средствам (IRIG), стандарта 1PPS или стандарта 1588 Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). Объединяющий блок (100) выполнен с возможностью реализации логических узлов (TCTR, TVTR) согласно стандарту 61850-7 Международной электротехнической комиссии (IEC), а также привязки информации, поступающей по меньшей мере на один из логических узлов (TCTR, TVTR) и/или из него, к протоколу связи IEC 61850-9-2 - «Выборочные измеренные значения» (SMV). 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Предложен способ управления системой электроснабжения железных дорог, которая включает в себя датчики электрических и неэлектрических величин, локальные контроллеры исполнительных устройств и управляющие контроллеры, содержащие вычислительные средства. Управляющие контроллеры содержат средства прогнозирования изменений параметров режима и средства обучения на основе оперативной оценки результатов управления и разделены по функциональному назначению. При этом управляющие контроллеры, локальные контроллеры исполнительных устройств, центр управления и блок данных оценивания состояния электрической сети подключены по своим протоколам к среде обмена данными, которая содержит обновляемую виртуальную модель электрической сети с изменяемой зоной ответственности на основе заданной чувствительности действий исполнительных устройств к параметрам режима. Через среду обмена данными осуществляется координация управляющих и локальных контроллеров между собой. Технический результат заключается в повышении эффективности и расширении функциональных возможностей управления системой электроснабжения железных дорог. 3 ил.

Изобретение относится к системам, управляемым вычислительными устройствами. Интеллектуальный щит переменного тока для контроля и управления потреблением питания в цепи для домашней автоматизации содержит: множество встроенных контроллеров для измерения, контроля или управления одним или более из электрического напряжения, тока, потребления мощности, генерации мощности и мощности нагрузки по меньшей мере одного электрического устройства. При этом множество встроенных контроллеров имеют отладочный порт для отладки программного обеспечения. Управляющий встроенный контроллер соединен с одним или более из упомянутого множества встроенных контроллеров посредством интерфейсов CAN-High и CAN-Low для связи. При этом управляющий встроенный контроллер имеет Интернет-соединение, которое используется для программного включения и выключения присоединенных нагрузок. Технический результат заключается в управлении и контроле электроэнергии в каждой цепи в доме. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх