Устройство контроля работы высоковольтных коммутационных аппаратов

Настоящая полезная модель относится к области электроизмерительной техники, контроля за работой высоковольтных коммутационных аппаратов на подстанциях, а именно, к модернизированным многофункциональным многотарифным приборам учета электрической энергии, устанавливаемым без снятия напряжения, предназначенным для удаленного оповещения диспетчера энергообъекта о точном месте отключения/включения высоковольтного коммутационного аппарата с целыо быстрого реагирования на нештатные ситуации и недопущения выхода из строя дорогостоящего высоковольтного оборудования, оперативного контроля загрузки центров питания, технического учета электрической энергии, на энергетических объектах, с возможностью передачи информации по радиоканалу.

Устройство контроля работы высоковольтных коммутационных аппаратов, содержащее клеммную колодку, соединяющую блок питания и блок датчиков напряжения с питающей сетью, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с интерфейсом, поддерживающим RS-485 или RS-232 предназначенным для подключения внешних устройств, оптическим портом, блоком для подключения нужного количества независимых друг от друга радиомодулей поддерживающих, но не ограничивающихся стандартами передачи данных GSM, CDMA и IEE 802.11, соединенный с блоком питания, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, жидкокристаллическим экраном, блоком питания с разъемом для подключения питания внешних устройств через предохранитель, блоком кнопок управления, энергонезависимой памятью, имеющей регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименования места установки устройства, резервным источником питания, представляющий собой аккумуляторную батарею с возможностью

замены, к питающей сети подключение происходит с помощью клеммных рядов (колодок) низкого напряжения трансформаторов напряжения, к аналого-цифровому преобразователю подключены трансформаторы тока, каждый из которых имеет свой разъем, надевающиеся непосредственно на вторичные линии высоковольтных трансформаторов тока цепей учета электроэнергии и снимающие с них параметры тока. Отличие состоит в том, что микроконтроллеру дополнительно подключен блок контроля сухих контактов, запитанный от блока питания, с подключенной к нему колодкой для присоединения проводов связи, при этом бесперебойную работу устройства обеспечивает резервный источник питания, представляющий собой аккумуляторную батарею с возможностью замены, подключенный к блоку питания и питающий микроконтроллер, радиоблок и блок контроля сухих контактов.

Настоящая полезная модель относится к области электроизмерительной техники, контроля за работой высоковольтных коммутационных аппаратов на подстанциях, а именно, к модернизированным многофункциональным многотарифным приборам учета электрической энергии, устанавливаемым без снятия напряжения, предназначенным для удаленного оповещения диспетчера энергообъекта о точном месте отключения/включения высоковольтного коммутационного аппарата с целью быстрого реагирования на нештатные ситуации и недопущения выхода из строя дорогостоящего высоковольтного оборудования, оперативного контроля загрузки центров питания, технического учета электрической энергии, на энергетических объектах, с возможностью передачи информации по радиоканалу.

Известен ближайший аналог - счетчик электрической энергии МЕРКУРИЙ 230 ART2 - 00 PQCGSN (http://www.incotexcom.ru/m230artg.htm),предназначенный для высоковольтного учета электроэнергии и содержащий стандартный цифровой счетчик электрической энергии, управляющий микроконтроллер, устройство отображения информации (жидкокристаллический индикатор), источник питания, энергонезависимую память, телеметрический выход, последовательный интерфейс, а так же модуль считывания и передачи данных, включающий в себя: модем сотовой связи, считыватель SIM-карт и управляющий контроллер, в устройстве присутствует внутреннее питание интерфейсов.

Устройство полностью недееспособно при отключении от электросети, отсутствует возможность сигнализации и удаленного оповещения диспетчера об отключении коммутационного аппарата или нештатном режиме работы

высоковольтных присоединений с указанием точного места нештатной ситуации, дорогая конструкция.

Наиболее близким по технологической сущности прототипом является устройство контроля загрузки центров питания на высоковольтных подстанциях (RU 136181, G01R 11/25, 22/00), содержащее клеммную колодку, соединяющую блок питания и блок датчиков напряжения с питающей сетью, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с интерфейсом, поддерживающим RS-485 или RS-232 предназначенным для подключения внешних устройств, оптическим портом, блоком для подключения нужного количества независимых друг от друга радиомодулей поддерживающих, но не ограничивающихся стандартами передачи данных GSM, CDMA и IEE 802.11, соединенный с блоком питания, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, жидкокристаллическим экраном, блоком питания с разъемом для подключения питания внешних устройств через предохранитель, блоком кнопок управления и повтора голосового сообщения, блоком обработки звукового сигнала, запитанным от блока питания, с подключенным к нему динамиком, энергонезависимой памятью, имеющей регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименования места установки устройства и регистр памяти, хранящий речевые команды и звуковые сигналы, резервным источником питания, представляющий собой аккумуляторную батарею с возможностью замены, подключенным к блоку питания, блоком обработки звукового сигнала, к питающей сети подключение происходит с помощью клеммных рядов (колодок) низкого напряжения трансформаторов напряжения, при этом бесперебойную работу устройства обеспечивает резервный источник питания, представляющий собой аккумуляторную батарею с возможностью замены отличается тем, что к аналого-цифровому преобразователю подключены трансформаторы тока, каждый из которых имеет свой разъем, надевающиеся непосредственно на вторичные линии

высоковольтных трансформаторов тока цепей учета электроэнергии и снимающие с них параметры тока.

Недостатками устройства являются отсутствие возможности сигнализации и удаленного оповещения диспетчера об отключении высоковольтного коммутационного аппарата с указанием точного места нештатной ситуации.

Задачей данной полезной модели является создание устройства с возможностью регистрации включении/отключении высоковольтного коммутационного аппарата и передачей информации по радио каналу с указанием точного места переключения.

Технический результат - создание устройства, с возможностью регистрации срабатывания сухих контактов релейной защиты задействованных при включении/отключении высоковольтного коммутационного аппарата и передачей информации по радио каналу с указанием точных географических координат места переключения.

Технический результат достигается тем, что устройство, содержащее клеммную колодку, соединяющую блок питания и блок датчиков напряжения с питающей сетью, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с интерфейсом, поддерживающим RS-485 или RS-232 предназначенным для подключения внешних устройств, оптическим портом, блоком для подключения нужного количества независимых друг от друга радиомодулей поддерживающих, но не ограничивающихся стандартами передачи данных GSM, CDMA и IEE 802.11, соединенный с блоком питания, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, жидкокристаллическим экраном, блоком питания с разъемом для подключения питания внешних устройств через предохранитель, блоком кнопок управления, энергонезависимой памятью, имеющей регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименования

места установки устройства, резервным источником питания, представляющий собой аккумуляторную батарею с возможностью замены, к питающей сети подключение происходит с помощью клеммных рядов (колодок) низкого напряжения трансформаторов напряжения, к аналого-цифровому преобразователю подключены трансформаторы тока, каждый из которых имеет свой разъем, надевающиеся непосредственно на вторичные линии высоковольтных трансформаторов тока цепей учета электроэнергии и снимающие с них параметры тока, дополнительно к микроконтроллеру дополнительно подключен блок контроля сухих контактов, запитанный от блока питания, с подключенной к нему колодкой для присоединения проводов связи, при этом бесперебойную работу устройства обеспечивает резервный источник питания, представляющий собой аккумуляторную батарею с возможностью замены, подключенный к блоку питания и питающий микроконтроллер, радиоблок и блок контроля сухих контактов.

Такая конструкция позволяет фиксировать срабатывание сухих контактов релейной защиты задействованных при включении/отключении высоковольтного коммутационного аппарата и передавать информацию по радио каналу с указанием точных географических координат места переключения.

По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.

Схема устройства контроля работы высоковольтных коммутационных аппаратов показана на фиг. 1. Устройство содержи т блок датчиков напряжения 1, первичные обмотки которых подключены к питающей сети 2 с помощью клеммных рядов (колодок) низкого напряжения трансформаторов напряжения 3 через клеммную колодку 4, первичные обмотка проходных трансформаторов тока 5 надевается на вторичные линии высоковольтных трансформаторов тока цепей учета 6, при этом вторичные обмотки датчиков напряжения и радиальных датчиков тока 5 соединены через разъемы 7 с аналого-цифровым преобразователем 8, который передает преобразованный сигнал микроконтроллеру 9, соединенному с энергонезависимой памятью 10 с дополнительными регистрами памяти 11, резервным источником питания текущего времени 12, блоком контроля сухих контактов 13 с подключенной колодкой для проводов связи 14, блока кнопок управления 15, оптическим портом 16, служащим для считывания информации и программирования параметров пользователя, интерфейсом RS-485 или RS-232 17, который служит как для внешней связи с микроконтроллером 9, так и для подключения дополнительных датчиков контроля состояния высоковольтного оборудования, жидкокристаллический экран 18, блок для подключения нужного количества независимых друг от друга радио модулей 19, передающих информацию по каналам радиосвязи в стандартах GSM, CDMA, IEE 802.11 но не ограничивающийся ими, и резервным источником питания 20 для обеспечения автономного режима работы. Питание микроконтроллера 9, блока контроля сухих контактов 13 и блока подключения радиомодулей 19 обеспечивает блок питания 21 основанный на понижающем трехфазном выпрямителе и стабилизаторе выходного напряжения, подключенный через колодку 4 к сети питания 2.

Питание микроконтроллера 9, блока подключения радиомодулей 20 и блока контроля сухих контактов 13 в штатном режиме осуществляется от блока питания 21, а в аварийном режиме от резервного источника питания 20. Резервный источник питания получает зарядку от блока питания 21, при этом контроль заряда осуществляет микроконтроллер 9 через сохраненные параметры в энергонезависимой памяти 10.

Для питания внешних устройств предусмотрен разъем 22, который получает питание через предохранитель 23 от блока питания 21.

Устройство контроля работы высоковольтных коммутационных аппаратов работает следующим образом: Подключенный через клеммную колодку 4 с помощью клеммных рядов (колодок) низкого напряжения трансформаторов 3 к питающей сети 2 блок датчиков напряжения 1 преобразовывает напряжение питающей сети 2 по каждой фазе в аналоговые сигналы пригодные для измерения. Проходные трансформаторы тока 5 основанные на магнитопроводах с намотанной на них вторичной обмоткой, снимающие параметры с вторичных линий высоковольтных трансформаторов тока 6, посылают сигналы напряжения, пропорциональные силе тока, через разъемы 7 на вход аналого-цифрового преобразователя 8. Аналого-цифровой преобразователь 8 передает сигналы тока и напряжения в питающей сети в цифровом виде на соответствующие входы микроконтроллера 9, который, в свою очередь, производит расчет среднеквадратичных значений токов и напряжений, полной, активной, реактивной мощностей и энергий, ведет накопление данных, поступающих на его вход, их тарификацию в соответствии с действующим тарифной программой и текущем временем, учет которого ведется во встроенных в микроконтроллер часах. Энергетические параметры электрической сети сохраняются в энергонезависимой памяти 10 в реальном времени, при этом дополнительный регистр памяти 11, после внесения изменений через оптический порт 16 или интерфейс RS-485 или RS-232 17, содержит информацию о координатах места расположения (широта, долгота), и оперативного наименования места установки устройства ( трансформаторной подстанции, секции шин, оперативное название присоединения. Жидкокристаллический экран 18 используется для отображения измеренных и накопленных величин, вспомогательных параметров сообщений работы устройства с помощью микроконтроллера 9.

К сухим контактам релейной защиты и автоматики фиксирующим включение/отключение высоковольтного коммутационного аппарата используя дополнительные провода связи, подключаем к блоку контроля сухих контактов 14, через колодку 13. В случае включения/отключения высоковольтного

коммутационного аппарата срабатывают сухие контакты, работу которых фиксирует блок контроля сухих контактов 13 и отправляет сигнал на микроконтроллер 9. Микроконтроллер 9 используя энергонезависимую память 10,11 отправляет диспетчеру на ЭВМ географические координаты и информацию о положении сухих контактов включено/выключено через радиомодуль подключенный к блоку подключения радиомодулей 19. Диспетчер отдаленно фиксирует положение высоковольтного коммутационного аппарата включено/выключено.

Дежурный персонал при необходимости может проконтролировать на ЖК экране 18 точное время срабатывания высоковольтного коммутационного аппарата, если нажмет на соответствующую кнопку на блоке кнопок управления 16.

В случае возможной аварии микроконтроллер 9 в автоматическом режиме отправляет информацию через один из радиомодулей, подключённый к блоку подключения радиомодулей 19 и имеющий более устойчивую радиосвязь географические координаты, оперативное наименование место установки устройства (содержащиеся в дополнительном регистре 11) и причины неисправности на пульт диспетчера.

Преимуществом предлагаемого технического решения являются дешевизна конструкции, многофункциональность, возможность применения данного устройства в автоматизированных системах оперативного реагирования на чрезвычайные происшествия, сокращения сроков устранения аварий, автоматизированного контроля за состоянием электрических сетей высокого напряжения и для автоматизированных системах контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ).

Предлагаемое устройство может быть реализовано на базе многофункционального прибора учета, имеющего радиомодуль и фиксирующего число часов использования мощности.

Устройство может найти применение в сфере повышения уровня безопасности энергообъектов при возникновении чрезвычайных ситуаций техногенного характера для сокращения сроков устранения аварий.

Устройство контроля работы высоковольтных коммутационных аппаратов, содержащее клеммную колодку, соединяющую блок питания и блок датчиков напряжения с питающей сетью, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с интерфейсом, поддерживающим RS-485 или RS-232, предназначенным для подключения внешних устройств, оптическим портом, блоком для подключения нужного количества независимых друг от друга радиомодулей, поддерживающих, но не ограничивающихся стандартами передачи данных GSM, CDMA и IEE 802.11, соединенный с блоком питания, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, жидкокристаллическим экраном, блоком питания с разъемом для подключения питания внешних устройств через предохранитель, блоком кнопок управления, энергонезависимой памятью, имеющей регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименования места установки устройства, резервный источник питания, представляющий собой аккумуляторную батарею с возможностью замены, к питающей сети подключение происходит с помощью клеммных рядов (колодок) низкого напряжения трансформаторов напряжения, к аналого-цифровому преобразователю подключены трансформаторы тока, каждый из которых имеет свой разъем, надевающиеся непосредственно на вторичные линии высоковольтных трансформаторов тока цепей учета электроэнергии и снимающие с них параметры тока, отличающееся тем, что к микроконтроллеру дополнительно подключен блок контроля сухих контактов, запитанный от блока питания, с подключенной к нему колодкой для присоединения проводов связи, при этом бесперебойную работу устройства обеспечивает резервный источник питания, представляющий собой аккумуляторную батарею с возможностью замены, подключенный к блоку питания и питающий микроконтроллер, радиоблок и блок контроля сухих контактов.

РИСУНКИ