PL223544B1 - Sposób i układ pomiaru mocy w sieci rozdzielczej energii elektrycznej średnich i wysokich napięć - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ pomiaru mocy w sieci rozdzielczej energii elektrycznej średnich i wysokich napięć.

Znany jest sposób pomiaru mocy w sieci rozdzielczej energii elektrycznej średnich i wysokich napięć polegający na tym, że mierzy się wartość mocy w dowolnych miejscach badanej sieci.

Znany jest również sposób pomiaru mocy w sieci rozdzielczej energii elektrycznej średnich n apięć polegający na tym, że mierzy się napięcie i natężenie prądu w punkcie pomiarowym sieci i w postaci cyfrowej przesyła łączem cyfrowym do obliczeniowej jednostki centralnej, która oblicza moc w oparciu o wyznaczone wartości napięcia i natężenia prądu oraz współczynnika mocy.

Znany jest układ pomiaru mocy w sieci rozdzielczej energii elektrycznej średnich i wysokich napięć za pomocą watomierzy połączonych z badaną siecią elektroenergetyczną za pomocą przekładników prądowych i napięciowych specjalnie zainstalowanych w punkcie pomiarowym.

Znany jest układ do pomiaru mocy w sieci rozdzielczej energii elektrycznej średnich i wysokich napięć, w którym cyfrowe przetworniki pomiarowe napięcia i natężenia prądu zainstalowane na przewodach fazowych o różnych potencjałach połączone są z jednostką centralną za pomocą interfejsu cyfrowego. Izolację galwaniczną między przetwornikami pomiarowymi zainstalowanymi na przewodach fazowych stanowią izolatory tych przetworników, a izolację galwaniczną między przetwornikami napięciowymi mierzącymi wysokie napięcie i częścią odczytową realizuje się na odcinku między przetwornikami pomiarowymi a jednostką centralną urządzenia pomiarowego wykorzystując interfejs cyfrowy.

Znany z opisu patentowego US 2006271314 „Electrical power metering system”, bezprzewodowy układ pomiaru energii elektrycznej, w którym procesor połączony jest z wielokanałowym nadajnikiem oraz miernikami poboru mocy sprzężonymi indukcyjnie z linią zasilającą odbiorniki. Procesor przetwarza odebrane informacje o zużyciu energii elektrycznej i w oparciu o protokół oparty na IP bezprzewodowo przesyła do stacji monitorującej lub przez internet do jednostki zajmującej się arch iwizacją, analizą i/lub rozliczeniami. Procesor może generować sygnały sterujące urządzenia w oparciu o analizę zużycia energii elektrycznej. Procesor pozwala na połączenie wielu mieszkań w sieć za pomocą linii energetycznych, jednocześnie umożliwiając podłączenie za pośrednictwem linii zasilającej do internetu. System pomiaru energii wykorzystuje zegary satelitarne GPS oraz umożliwia dołączenie czujników alarmowych.

Pomiar mocy w sieciach rozdzielczych energii elektrycznej średnich i wysokich napięć znanymi sposobami i układami wymaga wyłączenia zasilania linii elektroenergetycznej i rozcięcia przewodów badanej sieci elektroenergetycznej dla zainstalowania mierników mocy, co skutkuje niepożądanymi przerwami w dostarczaniu energii elektrycznej odbiorcom. Nadto dokonanie pomiarów jest możliwe wyłącznie w miejscach, które wymagają specjalnego przygotowania pozwalającego na zainstalowanie konstrukcji wsporczej przyrządów pomiarowych, co często jest utrudnione i uciążliwe.

Istota sposobu pomiaru mocy w sieciach rozdzielczych energii elektrycznej średnich i wysokich napięć według wynalazku polega na tym, mierzy się natężenie prądu za pomocą układów pomiaru natężenia i fazy prądu w co najmniej jednym punkcie pomiarowym zlokalizowanym wzdłuż linii zasil ającej od miejsca pomiaru napięcia na szynach rozdzielni do określonego miejsca pomiaru mocy, po czym wyznacza się straty napięcia między punktem pomiaru napięcia na szynach rozdzielni a określonym miejscem pomiaru mocy. Napięcie i natężenie prądu mierzy się z zachowaniem przesunięć fazowych przez synchronizację czasu modułu pomiaru napięcia z układami pomiaru natężenia i fazy prądu.

Istota układu pomiaru mocy w sieciach rozdzielczych energii elektrycznej średnich i wysokich napięć według wynalazku polega na tym, że jako układ pomiarowy stosuje się układ pomiaru natężenia i fazy prądu, interfejs łączący przetworniki pomiarowe prądu: pierwszy, drugi i trzeci poszczególnych faz: pierwszej, drugiej i trzeciej linii zasilającej połączone są z jednostkami lokalnymi, izolowany jest galwanicznie. Każdy z trzech przetworników pomiarowych prądu: pierwszy, drugi i trzeci usytuowanych w poszczególnych układach pomiaru natężenia i fazy prądu wyposażony jest w cęgowy przetwornik prądowy.

Sposób i układ według wynalazku umożliwiają pomiar mocy w wybranym miejscu badanej sieci elektroenergetycznej pośrednio, bez ingerencji, nie tylko w strukturę sieci zasilającej odbiorców, ale i w system automatyki i pomiarów, ponieważ zarówno instalacja urządzeń pomiarowych, jak i pomiary nie powodują przerw w dostawie energii elektrycznej jej odbiorcom. Instalacja urządzeń nie jest ani

PL 223 544 B1 pracochłonna, ani czasochłonna. Moc w sieci rozdzielczej jest mierzona w oparciu o pomiar napięcia na szynach rozdzielni energii elektrycznej i strat napięcia oraz natężenia i fazy prądu. Sposób i układ według wynalazku są szczególnie przydatne do pomiarów okresowych, wykonywanych w różnych miejscach sieci elektroenergetycznej.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania objaśniony jest na rysunku, którego fig. 1 prze dstawia układ pomiaru mocy w sieci rozdzielczej energii elektrycznej średnich i wysokich napięć, a fig. 2 układ pomiaru mocy w sieci rozdzielczej energii elektrycznej średnich i wysokich napięć w punkcie pomiarowym P2.

Sposób pomiaru mocy w sieci rozdzielczej energii elektrycznej średnich i wysokich napięć według wynalazku polega na tym, że najpierw instaluje się w rozdzielni jednostkę centralną systemu pomiaru mocy JC i moduł pomiaru napięć MPN, który poprzez przekładniki napięciowe PN łączy się z szynami rozdzielni SzR, a wzdłuż linii zasilającej instaluje się układy pomiarowe natężenia i fazy prądu UPP1.....UPPn w ilości koniecznej do wyznaczenia strat napięcia od punktu pomiaru napięcia na szynach rozdzielni SzR do wybranego punktu pomiaru mocy: pierwszego P1 lub drugiego P2. Następnie mierzy się napięcie i fazę napięcia na szynach rozdzielni SzR zasilających linię sieci rozdzielczej średnich i wysokich napięć za pomocą przekładników napięciowych PN jednostki centralnej systemu pomiaru mocy JC. Jednocześnie mierzy się wartości napięcia i fazy napięć kolejnych faz: pierwszej L1, drugiej L2 i trzeciej L3 linii zasilającej oraz wartości natężenia i faz w punktach pomiarowych: pierwszym P1 i drugim P2 za pomocą przetworników pomiarowych natężenia prądu: pierwszego PP1, drugiego PP2 i trzeciego PP3, a wyniki pomiarowe przesyła się do odpowiedniej jednostki lokalnej JL1.....JLn i tak do jednostki lokalnej JL1 w punkcie pomiarowym pierwszym P1, a do jednostki lokalnej JL2 w punkcie pomiarowym drugim P2. Wyniki pomiarowe z jednostek lokalnych JL1.....JLn przesyła się za pomocą interfejsu komunikacyjnego do jednostki centralnej systemu pomiaru mocy JC, gdzie wyznacza się straty napięcia od punktu pomiaru napięcia na szynach rozdzielni SzR do wybranego punktu pomiarowego drugiego P2 mocy energii elektrycznej jako napięcie pomniejszone o straty napięcia na kolejnych odcinkach linii zasilającej. Na koniec wyznacza się moc w sieci rozdzielczej energii elektrycznej, stosownie do potrzeb w postaci mocy: pozornej S = U I, czynnej P = U I cos φ i/lub mocy biernej Q = U I sin φ, gdzie U - napięcie, I - natężenie i φ - przesunięcie fazowe, przy czym przesunięcie fazowe φ między napięciem a prądem w punkcie pomiarowym drugim P2 mocy energii elektrycznej jest różnicą wartości początkowych faz napięcia i prądu w tym punkcie pomiarowym P2.

W układzie pomiaru mocy w sieciach rozdzielczych energii elektrycznej średnich i wysokich napięć według wynalazku moduł pomiaru napięcia MPN w rozdzielni energii elektrycznej połączony jest z obliczeniową jednostką centralną systemu pomiaru mocy JC. Jednostka centralna systemu pomiaru mocy JC połączona jest za pomocą interfejsu z jednostkami lokalnymi JL1.....JLn układów pomiaru natężenia i fazy prądu UPP1..... UPPn, zawierających po trzy przetworniki pomiarowe natężenia prądu: pierwszy PP1, drugi PP2 i trzeci PP3 poszczególnych faz: pierwszej L1, drugiej L2 i trzeciej L3 linii zasilającej. Przetworniki pomiarowe natężenia prądu: pierwszy PP1, drugi PP2 i trzeci PP3 poszczególnych faz: pierwszej L1, drugiej L2 i trzeciej L3 linii zasilającej połączone są z jednostkami lokalnymi, odpowiednio JL1, JL3 za pomocą interfejsu izolowanego galwanicznie. Każdy z trzech przetworników pomiarowych natężenia prądu: pierwszy PP1, drugi PP2 i trzeci PP3 poszczególnych układów pomiaru natężenia i fazy prądu UPP1..... UPPn wyposażony jest w cęgowy przetwornik prądowy, który przetwarza wartości natężenia prądu zmierzone w przewodach faz: pierwszej L1, drugiej L2, trzeciej L3 na wartości proporcjonalnego napięcia. Interfejs łączący jednostkę centralną systemu pomiaru mocy JC z jednostkami lokalnymi JL1.....JLn układów pomiaru natężenia i fazy prądu

UPP1.....UPPn jest bezprzewodowy.

Jednostka centralna systemu pomiaru mocy JC synchronizowana jest zegarem satelitarnym GPS, a jednostki lokalne JL1.....JLn układów pomiaru natężenia i fazy prądu UPP1.....UPPn synchronizowane są zegarami satelitarnymi GPS1.....GPSn tych jednostek lokalnych.

Aby zmierzyć wartość mocy w określonym miejscu P2 sieci rozdzielczej energii elektrycznej średnich lub wysokich napięć zasilanej z szyn rozdzielni SzR, a zasilającej sześć odbiorów ODB1.....

ODB6 sposobem i układem według wynalazku, co przedstawiono na fig. 2, należy zainstalować jednostkę centralną systemu pomiaru mocy JC z modułem pomiaru napięcia MPN, układ pomiaru natężenia i fazy prądu UPP1 w punkcie pomiarowym pierwszym P1, usytuowanym między rozdzielnią SzR, a punktem rozdzielczym sieci elektroenergetycznej A w celu wyznaczenia straty napięcia na odcinku: rozdzielnia - punkt rozdzielczy SzR - A i drugi układ pomiaru natężenia i fazy prądu UPP2

PL 223 544 B1 w punkcie pomiarowym drugim P2 w celu pomiaru prądu w linii odgałęzienia AB. Zmierzone wartości natężenia i fazy prądu w punktach pomiarowych pierwszym P1 i drugim P2 przesyła się do jednostki centralnej JC, która dokonuje obliczenia straty napięcia, a następnie uwzględniając odczytane napięcie z modułu pomiaru napięcia MPN pomniejszone o obliczoną stratę napięcia oraz zmierzone natężenie i fazę prądu w punkcie pomiarowym drugim P2 wyznacza się wartość mocy.

Claims (2)

1. Sposób pomiaru mocy w sieci rozdzielczej energii elektrycznej średnich i wysokich napięć według wynalazku polega na tym, że po zainstalowaniu jednostki centralnej systemu pomiaru mocy, modułu pomiaru napięć i połączeniu z przekładnikami napięciowymi oraz usytuowaniu układów pomiarowych w punkcie pomiaru mocy i wyposażeniu jednostek centralnych systemu pomiaru mocy i jednostek lokalnych w zegary satelitarne, mierzy się napięcie, natężenie prądu i współczynnik mocy, dane pomiarowe przesyła się bezprzewodowo i wyznacza się moc pozorną, czynną i/lub bierną, znamienny tym, że mierzy się natężenie prądu za pomocą układów pomiaru natężenia i fazy prądu (UPP1.....

UPPn) w co najmniej jednym punkcie pomiarowym zlokalizowanym wzdłuż linii zasilającej od miejsca pomiaru napięcia na szynach rozdzielni (SzR) do określonego miejsca pomiaru mocy, po czym wyznacza się straty napięcia między punktem pomiaru napięcia na szynach rozdzielni (SzR), a określonym miejscem pomiaru mocy, przy czym napięcie i natężenie prądu mierzy się z zachowaniem przesunięć fazowych przez synchronizację czasu modułu pomiaru napięcia (MPN) z układami pomiaru natężenia i fazy prądu (UPP1 UPPn).

2. Układ pomiaru mocy w sieci rozdzielczej energii elektrycznej średnich i wysokich napięć, w którym jednostka centralna systemu pomiaru mocy wyposażona jest w moduł pomiaru napięcia z przekładnikami napięcia i połączona za pomocą interfejsu bezprzewodowego z jednostkami lokalnymi układów pomiarowych, przy czym jednostka centralna systemu pomiaru mocy i jednostki lokalne układów pomiarowych zaopatrzone są w zegary satelitarne, znamienny tym, że jako układ pomiarowy stosuje się układ pomiaru natężenia i fazy prądu (UPP1 UPPn), interfejs łączący przetworniki pomiarowe prądu: pierwszy (PP1), drugi (PP2) i trzeci (PP3) poszczególnych faz: pierwszej (L1), drugiej (L2) i trzeciej (L3) linii zasilającej połączone są z jednostkami lokalnymi (JL1.....JLn) izolowany jest galwanicznie, a każdy z trzech przetworników pomiarowych prądu: pierwszy (PP1), drugi (PP2) i trzeci (PP3) usytuowanych w poszczególnych układach pomiaru natężenia i fazy prądu (UPP1, ..., UPPn) wyposażony jest w cęgowy przetwornik prądowy.