Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции



Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции
Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции
Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции
Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции
Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции
Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции
Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции

 

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 2613130:

Открытое акционерное общество "Авангард" (RU)

Изобретение относится к устройствам для измерения электрической мощности. Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции содержит ЭВМ, соединенную с датчиками параметров оборудования подстанции. ЭВМ выполнена в виде микропроцессорного блока сбора и обработки данных. Чувствительные элементы вынесены из самих датчиков и соединены с ними одним или двумя волоконно-оптическими кабелями. Кабели соединены соответственно с совмещенными или с разделенными формирователем и приемником оптических сигналов. Микропроцессор и датчики размещены в одном корпусе, который снабжен блоком питания, индикацией и интерфейсным модулем. Датчики соединены с ЭВМ при помощи электрической или волоконно-оптической связи. Датчики могут быть выполнены в виде датчиков тока, напряжения и температуры. Микропроцессор содержит микроконтроллер, соединенный с модулем связи Profinet и/или Ethernet, памятью ПЗУ и ОЗУ-1, а также с контроллером данных, к которому подсоединены ОЗУ-2 с кольцевым буфером и коммутационная плата с входами сигналов датчиков. Выход микропроцессорного блока подсоединен по сети Profinet и/или Ethernet с рабочим местом оператора. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности и универсальности устройства мониторинга. 1 з.п. ф-лы. 7 ил., 1 табл.

 

Заявляемое техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано для мониторинга оборудования на электрической подстанции и выдачи сигналов на автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора.

Известны российские аналоги RU 2319988 С2 - [1], RU 2394249 С1 - [2], RU 2437193 С1 - [3], RU 2521790 С1 - [4], RU 55219 U1 - [5], в которых используются подобные элементы конструкции, но они имеют другое предназначение. Например, техническое решение [2] может сравнивать полученные данные от датчиков, но предназначено исключительно для определения повреждения изоляции на опоре линии электрический передачи (ЛЭП) и контролирует только отношение тока и напряжения, передавая на АРМ или в пункт диспетчерского контроля только информацию о факте аварии без конкретных значений. Кроме того, аналоги [1], [2], [3], [4] и [5] обладают низкой универсальностью, так как измеряют малое количество физических величин и передают неполную информацию на АРМ.

Известные полезные модели по RU 75482 U1 - [6], RU 83829 U1 - [7], RU 91635 U1 - [8], RU 109614 U1 - [9], которые представляют собой системы сбора данных с датчиков и выполнены на основе ЭВМ. При этом в технических решениях [6] и [8] связи между элементами внутри системы (устройства) выполнены оптическими, а данные потребителю (на диспетчерский пункт) поступают через сеть интернет.

В изобретении по патенту RU 2470435 С1 - [10] используются элементы коммутации, которые существенно усложняют устройство, и которых нет в заявляемом техническом решении. Дополнительно недостатком аналога [10] является то, что в нем нет возможности сохранения истории изменения измеренных значений и интеллектуальной обработки информации (обрабатываются только превышения сигналами порогового уровня).

По сравнению с разработанным заявителем техническим решением в аналоге US 4530025 А - [11] используется схожий принцип измерения токов, а в аналоге US 5615104 А - [12] похожая система обработки информации, но в полной совокупности признаки технических решений отличаются. Дополнительно недостатком аналога [11] является отсутствие функции обработки и передачи измеренной информации, к тому же не измеряются другие физические величины. В аналоге [12] отсутствует конкретное описание применяемых датчиков, что делает его применение проблематичным.

В «Устройстве контроля для онлайн мониторинга высоковольтных воздушных ЛЭП» по патенту CN 201904655 U - [13] нет возможности измерения напряжения в воздушных линиях (ВЛ), но зато есть возможность измерения величины провисания проводов, что в большинстве случаев не используется в системах автоматики.

«Устройство дистанционного контроля состояния провода, грозозащитного троса или кабеля воздушной линии электропередачи» по RU 130155 U1 - [14] по сравнению с разработанным заявителем техническим решением не производит измерение напряжения, вместо волоконно-оптических линий связи в нем применен беспроводный приемопередатчик, что существенно снижает надежность устройства. Кроме того, это устройство, как и устройство по патенту RU 115582 U1 - [15], содержит источник автономного питания, выполненный, например, с подпиткой от солнечных батарей, что также может сильно усложнить условия его применения и эксплуатации и повысить стоимость.

Технические решения по патентам: RU 2222858 С1 - [16], RU 112534 U1 - [17], а также US 4689752 А - [18] и CN 203422438 U - [19] близки к заявляемому устройству по функциональному назначению, но по конструктивному исполнению имеют сильные различия. Эти устройства содержат навесной на линии (ЛЭП) корпус с блоком питания, измерительными приборами, приемником сигналов спутниковой системы глобального позиционирования и средствами сопряжения с каналом сотовой телефонии. Время работы этих устройств ограничено автономным электрическим блоком питания. Недостатком таких конструкций также является применение в них каналов сотовой связи для передачи показаний измерительных датчиков, что сильно снижает их надежность.

Аналогом заявляемого технического решения, близким по функциональному назначению и по примененному конструктивному исполнению, является устройство по патенту на изобретение RU 2143165 С1 - [20]. Устройство для контроля электроэнергетических систем [20] содержит подключенный к высоковольтной сети измерительный модуль (высоковольтный), включающий в себя магнитно-связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого тока, при этом высоковольтный измерительный модуль дополнительно содержит блок вторичного электропитания, магнитно-связанный с высоковольтной сетью низковольтный питающий трансформатор тока, активный преобразователь сигналов измерительной информации, соединенный с пассивным преобразователем сетевого тока и с блоком вторичного элекропитания и имеющий радиочастотный и/или оптический выходы для преобразованных сигналов измерительной информации, причем все элементы высоковольтного измерительного модуля помещены в электрический экран, соединенный с сетевым проводом через дроссель и демпфирующий резистор.

Недостатком известного аналога [20] является то, что он не контролирует температуру. Также в нем нет модуля дополнительной «интеллектуальной» обработки информации, что увеличивает нагрузку на трансляционную сеть и снижает универсальность.

Прототипом заявляемого технического решения является «Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции» по патенту на изобретение RU 2468407 С1 от 27.11.2012, G05B 19/00, H02J 13/00 - [21], содержащая ЭВМ, соединенную линиями связи с датчиками технических параметров оборудования электрической подстанции. Датчики технических параметров оборудования электрической подстанции соединены с преобразователем электрического сигнала в оптический. Система также содержит волоконно-оптические линии связи и передачи данных, преобразователи оптического сигнала в электрический сигнал. ЭВМ, используемая как устройство для мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции, может быть выполнена в виде кластера серверов, состоящего из нескольких компьютеров (ЭВМ), соединенных в единую систему, при этом кластер серверов соединен с устройством управления оборудования электрической подстанции, расположенного на рабочем месте оператора, а также соединен отдельной шиной с устройствами, исполняющими команды управления, расположенными на оборудовании электрической подстанции, и с терминалом удаленного доступа.

Недостатком прототипа [20] является то, что создание кластера серверов на объекте трудоемко и часто не целесообразно ввиду высокой сложности и стоимости создаваемой системы. Развертывание такой системы часто требует серьезной доработки объекта контроля, и внесение изменений в документацию объекта контроля, что не всегда допустимо.

Технический результат заявляемого технического решения состоит в упрощении конструкции устройства (системы) и повышении его надежности и универсальности.

Дополнительно технический результат состоит в создании возможности применения устройства (системы) для основных типов промышленных и гражданских объектов, на которых осуществляются разнообразные технологические процессы, так как устройство не предполагает управление этими технологическими процессами, и не требует внесения изменений конструктивной и технологической доработки этих объектов. Последнее не потребует внесения изменений в их конструктивную и эксплуатационную документацию.

Сущность технического решения состоит в следующем: «Автоматизированное устройство (система) мониторинга оборудования электрической подстанции», содержит ЭВМ, соединенную линиями связи с датчиками технических параметров оборудования электрической подстанции, при этом ЭВМ выполнена в виде микропроцессорного блока сбора и обработки данных, чувствительные элементы датчиков технических параметров вынесены из самих датчиков и соединены с последними одним или двумя волоконно-оптическими кабелями, которые соединены, соответственно, с совмещенными формирователем и приемником оптических сигналов или разделенными формирователем и приемником оптических сигналов, микропроцессорный блок сбора и обработки данных, датчики технических параметров размещены в одном корпусе, который дополнительно снабжен общим блоком питания, устройством индикации и интерфейсным модулем, датчики технических параметров могут быть соединены с ЭВМ в первом случае при помощи электрических линий связи или, во втором случае, при помощи волоконно-оптической линии связи, при этом выход датчика первоначально подключен к преобразователю электрического сигнала в оптический, который соединен волоконно-оптической линией связи с преобразователями оптического сигнала в электрический сигнал, датчики технических параметров могут быть выполнены в виде датчиков тока, напряжения и температуры, микропроцессорный блок сбора и обработки данных содержит микроконтроллер, соединенный с модулем связи Profinet и/или Ethernet, памятью ПЗУ и ОЗУ-1, а также с контроллером данных, к которому подсоединены ОЗУ-2 с кольцевым буфером и коммутационная плата со входами сигналов датчиков технических параметров, выход микропроцессорного блока сбора и обработки данных соединен по сети Profinet и/или Ethernet с рабочим местом оператора. Чувствительный элемент датчика тока выполнен магнитооптическим, на эффекте Фарадея, чувствительный элемент датчика напряжения - электрооптическим, на эффекте электрогирации, чувствительный элемент датчика температуры - волоконно-оптическим.

Внесение в формулу ограничительных признаков «Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции содержит ЭВМ, соединенную линиями связи с датчиками технических параметров оборудования электрической подстанции» необходимо для общего описания системы для заявляемого технического решения, прототипа и аналогов, которое определяет конфигурацию устройства (системы).

Внесенный в формулу отличительный признак: «ЭВМ выполнена в виде микропроцессорного блока сбора и обработки данных» позволяет существенно уменьшить габаритные размеры данного узла, в результате чего появляется возможность встроить (разместить) микропроцессорный блок в промышленное оборудование, например, в шкаф стандарта «Евромеханика».

Отличительный признак: «чувствительные элементы датчиков технических параметров вынесены из самих датчиков и соединены с последними одним или двумя волоконно-оптическими кабелями, которые соединенные соответственно с совмещенными формирователем и приемником оптических сигналов или разделенными формирователем и приемником оптических сигналов» позволяет свести к минимуму влияние электрического поля элементов электрической подстанции, в частности шин и проводов, находящихся под напряжением на датчики технических параметров.

Отличительный признак: «микропроцессорный блок сбора и обработки данных, датчики технических параметров размещены в одном корпусе, который дополнительно снабжен общим блоком питания, устройством индикации и интерфейсным модулем» придает законченный вид устройству и повышает его универсальность, ввиду появления возможности его мобильной установки на электрической подстанции.

Отличительный признак: «датчики технических параметров могут быть соединены с ЭВМ в первом случае при помощи электрических линий связи или во втором случае при помощи волоконно-оптической линии связи, при этом выход датчика первоначально подключен к преобразователю электрического сигнала в оптический, который соединен волоконно-оптической линией связи с преобразователи оптического сигнала в электрический сигнал» дает возможность использования в устройстве (системе) выпускаемых промышленностью стандартных датчиков технических параметров как с электрическим выходом сигнала, так и с выходом сигнала по волоконно-оптическому кабелю.

Отличительный признак: «датчики технических параметров могут быть выполнены в виде датчиков тока, напряжения и температуры» позволяет снять с расположенных на ЛЭП или шинах электрической подстанции чувствительных элементов датчиков основные эксплуатационные значения, а именно ток, напряжение и температуру.

Отличительный признак: «микропроцессорный блок сбора и обработки данных содержит микроконтроллер, соединенный с модулем связи Profinet и/или Ethernet, памятью ПЗУ и ОЗУ-1, а также с контроллером данных, к которому подсоединены ОЗУ-2 с кольцевым буфером и коммутационная плата со входами сигналов датчиков технических параметров», обеспечивает возможность автономной работы микропроцессорного блока, что упрощает его эксплуатацию потребителем, повышает надежность и снижает массогабаритные значения заявляемого устройства (системы). Наличие контроллера данных и микроконтроллера позволяет производить интеллектуальную обработку измеряемых сигналов, что дополнительно повышает универсальность заявляемого устройства (системы). Кольцевой буфер, это область памяти, позволяющая организовать непрерывную запись значений, что повышает быстродействие.

Отличительный признак: «выход микропроцессорного блока сбора и обработки данных соединен по сети Profinet и/или Ethernet с рабочим местом оператора», позволяет встраивать устройство в промышленную сеть контроля и управления на основе протокола «Profinet», широко применяемых в системах промышленной автоматизации, либо (и/или) использовать широко применяемые сети «Ethernet».

Введение отличительных признаков: «чувствительный элемент датчика тока выполнен магнитооптическим, на эффекте Фарадея, чувствительный элемент датчика напряжения - электрооптическим, на эффекте электрогирации, чувствительный элемент датчика температуры - волоконно-оптическим», необходимо для того, чтобы минимизировать вредное влияние электромагнитных излучений (полей) на чувствительные элементы датчиков технических параметров, что существенно повысит их надежность и точность измерений, а также делает чувствительные элементы, расположенные на ЛЭП и/или элементах электрической подстанции пожаро- и взрывобезопасными.

Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции представлено на следующих фигурах.

На фиг. 1 представлена структура автоматизированного устройства (системы) мониторинга оборудования электрической подстанции.

При этом на фиг. 1 применены следующие обозначения:

1 - микроконтроллер;

2 - ОЗУ-1 (предназначена для хранения результатов проверок значений, а также значений сигналов);

3 - ПЗУ (предназначена для записи программного обеспечения микроконтроллера, алгоритмов диагностики, настроек системы);

4 - контроллер данных;

5 - ОЗУ-2 (предназначена для хранения кольцевых буферов для каждого канала);

6 - устройство индикации;

7 - интерфейсный модуль;

8 - основной канал обмена данными Ethernet/Profinet;

9 - резервный канал обмена данными Ethernet/Profinet;

10 - коммутационная плата;

11 - преобразователь (оптического сигнала в электрический);

12 - волоконно-оптические линии связи первого типа;

13 - (13.1 и 13.2) - датчик тока;

14 - датчик напряжения;

15 - датчик температуры;

16 - датчик с чувствительным элементом, имеющим электрический выход;

17 - чувствительный элемент (ЧЭ) датчика тока;

18 - ЧЭ датчика напряжения;

19 - ЧЭ датчика температуры;

20 - волоконно-оптические линии связи второго типа;

21 - чувствительный элемент (любого другого) датчика с электрическим выходом;

22 - проводная линия связи между ЧЭ и датчиком (16);

23 - блок питания.

Дополнительно на фиг. 1 обозначены: ПО - программное обеспечение, ПЛК - программируемый логический контроллер.

Фиг 2. - варианты выполнения датчиков технических параметров: а) схема датчика технических параметров с чувствительным элементом, соединенным с последними двумя волоконно-оптическими кабелями; б) схема датчика технических параметров с чувствительным элементом, соединенным с последними одним волоконно-оптическими кабелями. На фиг. 2 представлены: Ф - формирователь оптического сигнала, Пр - приемник оптического сигнала, П - преобразователь электрического сигнала в оптический.

Фиг. 3. - структура автоматизированной системы мониторинга с датчиками технических параметров, имеющих электрический выход, где 24 - электрическая линия связи.

Фиг. 4. - структура программы контроллера данных.

Фиг. 5. - внешний вид автоматизированного устройства (системы) мониторинга оборудования электрической подстанции.

Фиг. 6. - внешний вид основного окна ПО АРМ.

Фиг. 7. - внешний вид окна настроек канала ПО АРМ.

Автоматизированное устройство (система) мониторинга оборудования электрической подстанции содержит ЭВМ, выполненную в виде микропроцессорного блока сбора и обработки данных, включающего в себя микроконтроллер (1), к которому подсоединена ОЗУ-1 (2) для хранения последних измеренных значений сигналов и результатов их проверок и ПЗУ (3) для хранения программного обеспечения микроконтроллера, алгоритмов диагностики, а также настроек системы. Микроконтроллер (1) соединен с контроллером данных (4), к которому подсоединена ОЗУ-2 (5) для хранения кольцевых буферов для каждого канала (истории изменения сигнала для каждого канала). Для вывода диагностической информации о работе устройства, к микроконтроллеру (1) подключено устройство индикации (6). Для передачи информации о работе устройства, текущих измеренных значений, а также другой необходимой информации, микроконтроллер (1) соединен с интерфейсным модулем (7), связанным по основному каналу обмена данными Ethernet/Profinet (8) или по резервному каналу обмена данными Ether-net/Profinet (9) с АРМ (или с диспетчерским пунктом оператора) напрямую, либо через программируемый логический контроллер для обработки данных - ПЛК. Микропроцессорный блок сбора и обработки данных также содержит коммутационную плату (10), которая связывает контроллер данных (4) с преобразователями (11) или с электрическими выходами датчиков технических параметров. Преобразователи (11) соединены по волоконно-оптическим линиям связи первого типа (12) с датчиками (13), (14), (15) и/или (16), которые подключены к чувствительным элементам тока (17), напряжения (18), температуры (19) соответственно по волоконно-оптическим линиям связи второго типа (20) и/или к чувствительным элементам (любого другого) датчика (21) с электрическим выходом по проводным линиям связи (22). Датчики технических параметров могут быть выполнены в двух вариантах: а) - (13.1) - например, датчик тока с чувствительным элементом датчика с двумя волоконно-оптическими кабелями; б) - (13.2) - например, датчик тока с чувствительным элементом датчика с одним волоконно-оптическим кабелем. Чувствительные элементы тока (17), напряжения (18) и температуры (19) устанавливаются непосредственно на оборудование электрической подстанции. Волоконно-оптические линии связи второго типа (20) представляют собой одно- или многомодовые оптические кабели, при передаче сигнала по которым контролируется его интенсивность, поляризация и другие аналоговые характеристики. В отличие от волоконно-оптических линий связи первого типа (12), при передаче сигнала по которых контролируется только его наличие или отсутствие (для передачи цифрового кода). В качестве дополнительного датчика (или датчиков) технических параметров (16) могут быть применены датчики температуры окружающей среды, датчики влажности и т.д., для оценки условий работы основных датчиков технических параметров (13), (14), (15). В качестве чувствительных элементов (21) датчиков технических параметров (16) могут применяться любые датчики физических величин, имеющие выход в виде напряжения в диапазонах 0…1 В, 0…10 В или -10…+10 В.

Максимальное количество каналов автоматизированного устройства мониторинга оборудования электрической подстанции - 16 штук, это соответствует максимальному количеству датчиков (13), (14), (15) и/или (16), которые может содержать одно автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции.

Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции дополнительно содержит в себе блок питания (23), который подключен ко всем блокам устройства.

В случае применения датчиков технических параметров (13), (14), (15) и (16) с электрическим выходом, последние соединены с коммутационной платой (10) электрическими линиями связи (24).

Работает автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции, следующим образом:

После включения блока питания (23) микроконтроллер (1) блока сбора и обработки данных производит диагностику системы по алгоритму, записанному в ПЗУ (3). В случае обнаружения сбоя или неисправности, а также при недопустимом уровне питающего напряжения микроконтроллер (1) выводит сигнал на устройство индикации (6). Также во время диагностики микроконтроллер (1) определяют подключенные к блоку сбора и обработки данных преобразователи (11), датчики (13), (14), (15) и/или (16) и состояние подключения по основному каналу обмена данными Ethernet/Profinet (8) и резервному каналу обмена данными Ethernet/Profinet (9). Все данные во время диагностики сохраняются в ОЗУ-1 (2) микроконтроллера (1).

После того, как завершается выполнение диагностики, автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции переходит в штатный режим работы. Во время штатного режима работы осуществляются следующие действия:

а. Датчики (13), (14), (15) производят постоянное измерение соответствующих технических параметров оборудования подстанции с помощью чувствительных элементов тока (17), напряжения (18) и температуры (19) соответственно, преобразуя сигналы, идущие волоконно-оптическим линиям связи второго типа (20) и передавая измеренные значения волоконно-оптическим линиям связи первого типа (12) на преобразователи (11). Преобразователи (11) производят декодирование сигнала, преобразуя принимаемый оптический сигнал в электрический сигнал, и передачу сигнала через коммутационную плату (10) на контроллер данных (4). В случае применения датчиков технических параметров с электрическим выходом (сигнала) сигналы с таких датчиков передаются непосредственно на коммутационную плату (см. фиг. 3);

б. Чувствительные элементы (21) датчиков (16) производят постоянное измерение соответствующих технических параметров оборудования подстанции, передавая измеренные значения в виде электрического сигнала на датчики (16). Затем датчики (16) кодируют измеренный электрический сигнал и передают соответствующий ему оптический волоконно-оптическим линиям связи первого типа (12) на преобразователи (11). Преобразователи (11) производят декодирование сигнала, преобразуя принимаемый оптический сигнал в электрический сигнал, и передачу сигнала через коммутационную плату (10) на контроллер данных (4);

в. Контроллер данных (4) проверяет все пришедшие сигналы на соответствие заданному диапазону измерений, после чего осуществляет следующие действия:

- если значение сигнала некорректно, контроллер данных (4) формирует сигнал, свидетельствующий об ошибке на соответствующем канале передачи данных, и отправляет этот сигнал на микроконтроллер (1);

- если значение сигнала соответствует норме, и для соответствующего канала установлен флаг записи в кольцевой буфер, контроллер данных (4) производит запись значения сигнала в кольцевой буфер соответствующего канала, расположенный в ОЗУ-1 (2), а также передает значение сигнала на микроконтроллер (1);

- если значение сигнала соответствует норме, и для соответствующего канала не установлен флаг записи в кольцевой буфер, контроллер данных (4) передает значение сигнала на микроконтроллер (1);

г. Микроконтроллер (1) непрерывно принимает значения сигналов от контроллера данных (4), и, при необходимости, может осуществлять дополнительные проверки значений на основе критериев, записанных в ПЗУ (3) и осуществлять интеллектуальную обработку данных. Например, микроконтроллер (1) может проверять выход значения сигнала за установленные пороги и резкие нарастания - уменьшения значения сигнала, а также осуществлять обработку сигнала с применением математических формул. Результаты проверок, а также последние пришедшие значения сигналов хранятся в ОЗУ-2 (5);

д. По запросу от АРМ оператора, пришедшему по основному (8) или резервному (9) каналу передачи данных Ethernet или Profinet и полученному интерфейсным модулем (7), микроконтроллер (1) может передать на АРМ оператора по основному (8) или резервному (9) каналу передачи данных Ethernet или Profinet результаты проверок значений сигналов, последние пришедшие значения сигналов, текущую информацию о работе системы, количество подключенных датчиков технических параметров (13), (14), (15) и/или (16), и другую информацию. Также по запросу может производиться установка или сброс флага записи в кольцевой буфер для каждого канала и передача записанного кольцевого буфера на АРМ оператора;

е. На АРМ оператора непрерывно работает ПО, которое позволяет оператору отправлять и принимать сообщения по основному (8) или резервному (9) каналу передачи данных Ethernet или Profinet от автоматизированной системы мониторинга оборудования электрической подстанции. В случае возникновения сбоев и неполадок в работе системы ПО немедленно сообщает об этом оператору с указанием кода произошедшей нештатной ситуации;

ж. В случае, если связь с АРМ по основному или резервному каналу передачи данных Ethernet или Profinet осуществляется через промежуточный программируемый логический контроллер, он непрерывно осуществляет диагностику связи и передает технические параметры соединения на АРМ.

С помощью ПО работающего на АРМ оператора можно контролировать и производить установку следующих параметров системы:

1. Пороговые значения сигналов для каждого канала;

2. Скорость обмена данными по основному (8) или резервному (9) каналу передачи данных Ethernet или Profinet;

3. Период записи данных в кольцевой буфер каждого канала;

4. Включение и выключение записи в кольцевой буфер каждого канала;

5. Включение и выключение определенных каналов устройства.

Дополнительно, ПО позволяет производить обновление программного обеспечения устройства без вывода его из эксплуатации, а также осуществлять передачу данных в SCADA (англ. Supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) устройства (системы) для удобного графического отображения оператору АРМ.

В случае необходимости, устройство может работать автономно без применения АРМ или ПЛК, либо только с применением ПЛК без АРМ.

Технические параметры заявляемого устройства приведены в таблице 1.

Заявляемое техническое решение позволяет упростить конструкцию устройства (системы) и повысить его универсальность, надежность, и, как следствие, снизить стоимость изготовления и эксплуатации. Повышение универсальности означает возможность измерения большего числа физических величин и передачу более полной информации о текущем состоянии объекта. Также по сравнению с аналогами в заявленном техническом решении можно подключить большее число датчиков.

Дополнительно, технический результат состоит в создании возможности применения устройства (системы) для разных типов промышленных и гражданских объектов, на которых осуществляются разнообразные технологические процессы, так как устройство не предполагает управление этими технологическими процессами, и не требует внесения изменений конструктивной и технологической доработки этих объектов. Последнее не потребует внесения изменений в их конструктивную и эксплуатационную документацию.

Кроме того, в заявляемом устройстве на ЛЭП размещены только чувствительные элементы, что увеличивает надежность и упрощает обслуживание.

Заявляемое техническое решение позволяет не только передавать измеренные текущие значения физических величин, но и производить их интеллектуальную обработку и запись в память для последующей передачи, что обеспечивает более экономное использование канала передачи данных и расширяет области применения.

Полагаем, что заявленное техническое решение «Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции» обладает всеми критериями изобретения, так как совокупность заявленных ограничительных и отличительных признаков формулы изобретения не найдена при проведении патентного поиска для таких устройств (систем), и, следовательно, соответствует критерию "новизна".

Совокупность признаков формулы изобретения предложенного устройства неизвестна на данном уровне развития техники и не следует общеизвестным правилам разработки устройств (систем) мониторинга электрической подстанции, а именно:

- использование датчиков технических параметров с вынесенными из них на оптоволоконном(ных) кабелях чувствительных элементов: тока, напряжения и температуры, что повышает надежность и точность измерений,

- использование микроконтроллера вместо ЭВМ, что существенно упрощает и удешевляет устройство (систему) без снижения ее функциональности,

- возможность использования датчиков технических параметров с выходом сигналов как по оптическим, так и по электрическим линиям связи,

- применение для интеграции в систему контроля и управления электрической подстанции локальных сетей Profinet и/или Ethernet,

- использование общего малогабаритного корпуса устройства для его мобильного перемещения и универсального применения на различных видах электрических подстанций,

- возможность использования до 16 штук датчиков технических параметров с одним микропроцессорным блоком сбора и обработки данных для контроля всех элементов электрической подстанции,

- возможность подключения нескольких заявляемых устройств к АРМ по локальным сетям Profinet и/или Ethernet для увеличения количества датчиков технических параметров при необходимости,

- возможность применения в устройстве (системе) множества (до 65 535 значений) для каждого измеряемого параметра по каждому каналу,

- обеспечение универсальности по выбору возможных применяемых датчиков технических параметров, что позволяет строить гибкие системы мониторинга, для охвата всех необходимых узлов и элементов электрических подстанций разных типов,

- возможность интеграции заявленного технического решения в электрическую подстанцию, без внесения изменений в ее техническую документацию,

- использование разработанного для устройства (системы) алгоритма его работы, который обеспечивает оптимальный режим работы и заблаговременно предотвращает приближение и наступление аварийных ситуаций, которые может предотвратить предупрежденный оператор электрической подстанции,

доказывает соответствие критерию "изобретательский уровень".

Разработка, конструирование и внедрение предложенного «Автоматизированного устройства мониторинга оборудования электрической подстанции» не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей. Устройство разработано заявителем (в совокупности его признаков по формуле изобретения), испытано, и в настоящее время готово к производству и использованию, что доказывает соответствие критерию "промышленная применимость".

Литература

1. Патент РФ: RU 2319988 С2 от 20.03.2008 года, МПК G02B 6/00, G02B 6/34, G01D 5/353, «Оптоволоконная мультисенсорная система, датчик температуры/деформации для оптоволоконной мультисенсорной системы, способ записи датчика (Варианты)».

2. Патент РФ: RU 2394249 С1 от 10.07.2010 года, МПК G01R 31/08, «Способ определения опоры воздушной линии электропередачи с однофазным замыканием и неисправностью заземления».

3. Патент РФ: RU 2437193 С1 от 20.12.2011 года, МПК Н02Н 3/28, Н02Н 7/04, «Способ, система и устройство дифференциальной защиты».

4. Патент РФ: RU 2521790 С1 от 10.07.2014 года, МПК G01R 31/00, «Способ определения места повреждения разветвленной линии электропередачи».

5. Патент РФ: RU 55219 U1 от 27.07.2006 года, МПК Н02Н 3/28, Н02Н 7/045, «Микропроцессорный терминал дифференциально-фазной защиты линии электропередачи».

6. Патент РФ: RU 75482 U1 от 10.08.2008 года, МПК G05B 15/00, G05B 19/00, «Автоматизированная система управления и регулирования технологическими параметрами».

7. Патент РФ: RU 83829 U1 от 20.06.2009 года, МПК F24D 1/00, «Автоматизированная информационно-измерительная система».

8. Патент РФ: RU 91635 U1 от 20.02.2010 года, МПК G05B 15/00, «Автоматизированная система управления объектами гражданского и промышленного назначения».

9. Патент РФ: RU 109614 U1 от 20.10.2011 года, МПК H02J 13/00, «Кластерное устройство синхронизированных измерений параметров электроэнергетической системы».

10. Патент РФ: RU 2470435 С1 от 20.12.2012 (Н02Н 3/08, Н02Н 5/04) «Устройство для автоматического ограничения перегрузки воздушной линии электропередачи».

11. Патент США: US 4530025 А от 16.07.1985 года, МПК Н02Н 3/28, Н02Н 7/22, «Токовое дифференциальное реле».

12. Патент США: US 5615104 А от 25.03.1997 года, МПК G05B 19/02, G05B 19/042, G05B 19/048, «Способ мониторинга и устройство программного управления».

13. Патент Китая: CN 201904655 U от 20.07.1011 года, МПК H02J 13/00, «Устройство контроля для онлайн мониторинга высоковольтных воздушных ЛЭП».

14. Патент РФ: RU 130155 U1 от 10.07.2013 года, МПК H02J 13/00, «Устройство дистанционного контроля состояния провода, грозозащитного троса или кабеля воздушной линии электропередачи».

15. Патент РФ: RU 115582 U1 от 27.04.2012 года, МПК H02J 13/00, «Устройство дистанционного мониторинга состояния провода воздушной линии электропередачи».

16. Патент РФ: RU 2222858 С1 от 27.01.2004 года, МПК H02J 13/00, «Устройство для дистанционного контроля состояния провода воздушной линии электропередачи (Варианты)».

17. Патент РФ: RU 112534 U1 от 10.01.2012 года, МПК H02J 13/00, «Устройство дистанционного контроля состояния провода и охранной зоны воздушной линии электропередачи и воздушная линия электропередачи, снабженная таким устройством».

18. Патент США: US 4689752 А от 25.08.1987 года, МПК G01D 21/02, G01K 1/02, G01K 1/14, «Система и устройство для мониторинга и контроля электропередающей системы»

19. Патент Китая: CN 203422438 U от 05.02.2014 года, МПК G01R 31/02, G01R 31/08, G08C 17/02, «Система мониторинга в реальном времени и определения места повреждения для воздушных линий силовой распределительной сети».

20. Патент РФ: RU 2143165 С1 от 20.12.1999 года, МПК H02J 13/00, G01R 15/06, «Устройство для контроля электроэнергетических систем».

21. Патент РФ: RU 2468407 С1 от 27.11.2012 года, МПК G05B 19/00, H02J 13/00, «Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции» - прототип.

1. Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции, содержащее ЭВМ, соединенную линиями связи с датчиками технических параметров оборудования электрической подстанции, отличающееся тем, что ЭВМ выполнена в виде микропроцессорного блока сбора и обработки данных, чувствительные элементы датчиков технических параметров вынесены из самих датчиков и соединены с последними одним или двумя волоконно-оптическими кабелями, которые соединены соответственно с совмещенными формирователем и приемником оптических сигналов или с разделенными формирователем и приемником оптических сигналов, микропроцессорный блок сбора и обработки данных, датчики технических параметров размещены в одном корпусе, который дополнительно снабжен общим блоком питания, устройством индикации и интерфейсным модулем, датчики технических параметров могут быть соединены с ЭВМ в первом случае при помощи электрических линий связи или во втором случае при помощи волоконно-оптической линии связи, при этом выход датчика первоначально подключен к преобразователю электрического сигнала в оптический, который соединен волоконно-оптической линией связи с преобразователями оптического сигнала в электрический сигнал, датчики технических параметров могут быть выполнены в виде датчиков тока, напряжения и температуры, при этом микропроцессорный блок сбора и обработки данных содержит микроконтроллер, соединенный с модулем связи Profinet и/или Ethernet, памятью ПЗУ и ОЗУ-1, а также с контроллером данных, к которому подсоединены ОЗУ-2 с кольцевым буфером и коммутационная плата со входами сигналов датчиков технических параметров, выход микропроцессорного блока сбора и обработки данных соединен по сети Profinet и/или Ethernet с рабочим местом оператора.

2. Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции по п. 1, отличающееся тем, что чувствительный элемент датчика тока выполнен магнитооптическим, на эффекте Фарадея, чувствительный элемент датчика напряжения – электрооптическим, на эффекте электрогирации, чувствительный элемент датчика температуры – волоконно-оптическим.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрооборудованию. Конфигурируемый базовый электрический элемент для формирования выходных сигналов электрического оборудования содержит процессорные средства для выполнения конфигурируемой функции, чтобы сформировать выходные сигналы объекта электрического оборудования.

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для оценки предельных режимов электрических систем на основе их расчета в заданном направлении изменения мощностей.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для разогрева потребителей в транспортном средстве. Техническим результатом является уменьшение потерь мощности потребления.

Использование: в области электротехники для дистанционного управления удаленными друг от друга электропотребителями путем передачи команд управления по силовой сети напряжением до 1000 В.

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.

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.

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.

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.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности и надежности устройства, повышение его информативности и оперативности принятия решений.

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.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Тяговая подстанция содержит тяговые трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой, распределительные устройства высшего, районного, тягового напряжения, устройство релейной защиты и противоаварийной автоматики (РЗА), устройство управления коммутационными аппаратами и каналы связи.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении и удешевлении изготовления.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сооружении несущих конструкций подстанций, распределительных устройств и других электроустановок, предназначенных для приема, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц в сетях в диапазоне напряжений 35-110 кВ.
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сооружении электроустановок, предназначенных для использования в электрических сетях напряжением до 110 кВ.

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам, посредством которых осуществляется распределение и передача электроэнергии. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве трансформаторных подстанций напряжения 6(10)/04 кВ. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сооружении несущих конструкций подстанций, распределительных устройств и других электроустановок, предназначенных для приема, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц в сетях в диапазоне напряжений 35, 110, 150, 220, 330, 750, 1150 кВ.

Изобретение относится к области электроэнергетики и электротехники, а именно к устройствам для подвода и распределения электрической энергии линейным потребителям, и может быть использовано для электроснабжения управления и защиты линейных потребителей.
Изобретение относится к области электроэнергетики и предназначено для электроснабжения железнодорожного и городского электротранспорта. .

Заявленная группа изобретений относится к способу и устройству для измерения уровня. В заявленном способе производят отображение горизонтальной линии начала отсчета и линии измерения, а также объекта, фотографируемого в этот момент камерой в интерфейсе терминала, плоскости определяемой линией измерения и горизонтальной линией начала отсчета параллельной интерфейсу отображения, и линии измерения, которая является относительно статичной по отношению к интерфейсу отображения.
Наверх