PL248087B1 - System zasilania urządzeń, zwłaszcza elektronicznych, odseparowany od potencjału ziemi - Google Patents

Abstract

System zasilania urządzeń, zwłaszcza elektronicznych, odseparowany od potencjału ziemi, zawierający platformę z zespołem podwieszenia zamontowaną na konstrukcji wsporczej, wyposażony w obudowę i zasobnik energii (4) do którego dołączone jest zasilane urządzenie charakteryzujący się tym, że zasobnik energii (4) ładowany przez układ regulująco-zasilający (3) z odnawialnych źródeł energii (1, 2), zasilane urządzenie (6) oraz konstrukcja platformy znajdują się na potencjale sieci przesyłowej (7), a przez izolację (8) odizolowane są od potencjału ziemi i potencjału układu sieci powrotnej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest system zasilania urządzeń, zwłaszcza elektronicznych, odseparowany od potencjału ziemi, posiadający zasilanie z odnawialnych źródeł energii stosowany do monitorowania linii zasilających.

Z opisu zgłoszeniowego wynalazku nr P.423458 znane jest urządzenie do kontroli i monitorowania sieci trakcyjnej zawierające izolator trakcyjny, posiadające izolator rurowy w osłonie w kształcie rury zakończony okuciem i uchwytem montażowym z obu stron. W izolatorze rurowym pomiędzy okuciami osadzona jest wkładka pomiarowa zawierająca szeregowo połączone moduły: układ zasilająco-pomiarowy, rezystor, bezpiecznik. Wkładka pomiarowa stabilizowana jest za pomocą sprężyny, ponadto w uchwycie montażowym usytuowany jest czujnik siły połączony z jednej strony połączeniem elektrycznym z wkładką pomiarową. Ponadto, układ zasilająco-pomiarowy ma zasilany przez obwód zasilania układ przetwarzania danych, do którego dołączony jest poprzez obwód kondycjonowania, układ pomiarowy siły naciągu, układ detekcji i układ bezprzewodowej komunikacji radiowej z anteną.

Z opisu zgłoszeniowego wzoru użytkowego nr W.125853 znany jest układ detekcji uszkodzenia sieci trakcyjnej, który zawiera urządzenia do detekcji zmian położenia elementów trakcji sprzężonej z siecią napowietrzną zasilania oraz elementy obróbki transmisji sygnałów. Zawiera on układ kontroli położenia zamocowany do ramienia i/lub dźwigni w układzie naprężającym sieci, którego wyjście lub których wyjścia połączone są z wejściem mikroprocesora nadawczo odbiorczego, zasilanego przez układ zasilania podłączony do sieci trakcyjnej, ponadto z wejściami mikroprocesora połączone są wyjścia układu pomiaru temperatury otoczenia i układu pomiaru napięcia sieciowego. Ponadto, układem kontroli położenia są akcelerometr lub poziomica elektroniczna.

Znane są w stanie techniki urządzenia zasilane z odnawialnych źródeł energii, jak wskazano w dokumencie CN210688021. Opisane rozwiązanie należy do dziedziny technicznej inteligentnych lamp ulicznych, w szczególności do inteligentnej lampy ulicznej uzupełniającej zasilanie wiatrowo-słoneczne, która składa się z kolumny nośnej, układu przeniesienia napędu, wchodzącego do skrzyni roboczej i jest połączona z układem przetwarzającym. W skrzyni roboczej zamontowany jest akumulator, rowek przelotowy na urządzenie obrotowe jest umieszczony z przodu kolumny nośnej, lampa oświetleniowa jest umieszczona na jednej stronie rowka przelotowego, ekran jest umieszczony na jednej stronie kolumny nośnej. Rozwiązanie zawiera mechanizm monitorowania środowiska. W górnej części płyty montażowej po jednej stronie poprzeczki umieszczony jest panel słoneczny, a po drugiej stronie poprzeczki znajduje się mały mechanizm wytwarzania energii wiatrowej, z którego moc jest przesyłana do akumulatora, a otoczenie może być monitorowane w celu kontrolowania przez odpowiednie jednostki.

Znane są rozwiązania dotyczące ochrony i monitorowania linii przesyłowych. Stan techniki wychodzi naprzeciw potrzebom dotyczącym ochrony linii przesyłowych, w tym kolejowej sieci trakcyjnej, przed ingerencją osób trzecich, które to rozwiązania stały się koniecznością wynikającą z dużej liczby kradzieży elementów sieci oraz związanych z tym konsekwencji.

Wszelkiego typu układy elektroniczne wymagają zasilania energią elektryczną. Jest ono zapewniane z odrębnych źródeł zasilania lub poprzez przetworzenie napięcia linii przesyłowej z wykorzystaniem transformatorów lub przetwornic włączonych pomiędzy różne fazy linii przesyłowej lub fazę i ziemię (obwód powrotny). Uszkodzenie układu zasilania urządzeń monitorowania lub ochrony linii przesyłowej może powodować zwarcia linii przesyłowej skutkujące jej wyłączeniem i przerwą w dostawach energii elektrycznej. W przypadku dużej liczby zasianych w ten sposób układów monitorowania lub ochrony linii przesyłowej zmniejsza się niezawodność przesyłania energii elektrycznej. Dotychczasowe rozwiązania wymagają zastosowania przetwornic o bardzo dużej odporności przepięciowej oraz źródła zasilania rezerwowego potrzebnego do pracy systemu po zaniku napięcia trakcyjnego.

Problem techniczny, jaki występuje w tego typu systemach, dotyczy konieczności zapewnienia sprawnego i bezprzerwowego zasilania systemu w energię elektryczną, odpornego na zakłócenia występujące w liniach przesyłowych, a także na przepięcia powodowane wyładowaniami atmosferycznymi lub procesami łączeniowymi.

Sposób, w jaki zasilana ma być aparatura opracowywanego systemu, pozbawiony jest wymienionych wyżej wad. Źródłem energii jest tu słońce oraz wiatr, a cała instalacja elektryczna jest połączona galwanicznie z górną siecią trakcyjną, będąc jednocześnie odizolowana od potencjału ziemi. Układ zasilania oraz obwody pomiarowe pracują tak jak „korek na oceanie”, będąc niewrażliwymi na zakłócenia oraz gwałtowne zmiany napięcia.

Istotą wynalazku jest niezależny system zasilania urządzeń, zwłaszcza elektronicznych, odseparowany od potencjału ziemi, zawierający platformę z obudową umieszczoną na konstrukcji wsporczej odizolowanej od potencjału sieci przesyłowej, zasobnik energii i zasilane urządzenie oraz odnawialne źródła energii charakteryzujący się tym, że zasobnik energii połączony jest z układem regulująco-zasilającym oraz odnawialnymi źródłami energii i zasilanym urządzeniem, przy czym konstrukcja platformy połączona jest z potencjałem sieci przesyłowej a przez izolację separowana od potencjału ziemi i potencjału układu sieci powrotnej.

Korzystnie jest, gdy odnawialne źródła energii mocowane są na platformie. Korzystnie, że odnawialne źródła energii stanowią co najmniej jeden panel fotowoltaiczny i/lub co najmniej jedną turbinę wiatrową. Również korzystnie jest, że zasilane urządzenie mocowane jest do platformy na zewnątrz obudowy. Korzystne jest, gdy do przewodu sieci przesyłowej dołączony jest układ kontrolno-diagnostyczny. Korzystne jest, gdy połączenie wyrównujące potencjały występuje pomiędzy linią przesyłową, a obwodem wspólnej masy układu zasilania. Korzystne jest, że układ kontrolno-diagnostyczny połączony jest z obwodem wspólnej masy układu zasilania.

Zaletami wynalazku jest bezpieczne i pewne monitorowanie linii przesyłowych, pozwalające na skuteczne informowanie o wykrytych nieprawidłowościach, odporne na zakłócenia i przepięcia Ponadto usterka układu kontrolno-diagnostycznego nie ma negatywnego wpływu na monitorowaną linię przesyłową.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny układ blokowy połączeń elementów, fig. 2 przedstawia schematyczne zobrazowanie układu zamontowanego na konstrukcji wsporczej.

Zgodnie z przykładem wykonania przedstawionym na fig. 1 opracowany system zasilania urządzeń będzie umożliwiał zasilanie aparatury kontrolno-pomiarowej i/lub urządzeń monitorowania sieci przesyłowej. Przeznaczony jest do zamocowania zasadniczo na konstrukcji wsporczej 13, jaką może być słup trakcyjny, lub w alternatywnych przykładach wykonania np. na czynnej sieci, na linii kolejowej lub tramwajowej. Zespół mocowania systemu zasilania, posiadający izolację 8 dołączony jest do konstrukcji wsporczej 13. Platforma 12, stanowi jednocześnie podstawę do mocowania odnawialnych źródeł energii 1, 2, jakimi są panele fotowoltaiczne 1 i turbina wiatrowa 2 - w alternatywnych przykładach wykonania mogą być one dowolnie zestawiane ze sobą, co będzie oczywistym dla znawcy dziedziny. Do platformy 12 zamocowana jest także obudowa 11 na urządzenia elektroniczne, takie jak zasobnik energii 4, którym mogą być akumulatory, układ regulująco-zasilający 3 i zasilany układ kontrolno-diagnostyczny 5. W alternatywnych przykładach wykonania przewidywana jest sytuacja, w której zasilany układ kontrolno-diagnostyczny 5 znajduje się poza obudową 11. Zespół mocowania (zespół podwieszenia) systemu zasilania oraz obudowa na urządzenia elektroniczne 11 stanowią obwód 7 wspólnego potencjału linii przesyłowej np. sieci trakcyjnej 3kV DC.

System zasilania urządzeń, zwłaszcza elektronicznych, odseparowany jest od potencjału ziemi, zawiera platformę 12 z zespołem podwieszenia zamontowaną na konstrukcji wsporczej 13, wyposażony w obudowę 11 i zasobnik energii 4, do którego dołączone jest zasilane urządzenie. Zasobnik energii 4 ładowany jest przez układ regulująco-zasilający 3 z odnawialnych źródeł energii 1,2. Zasilane urządzenie 6 oraz konstrukcja platformy 12 znajdują się na potencjale sieci przesyłowej 7, a przez izolację 8 odizolowane są od potencjału ziemi i potencjału układu sieci powrotnej. System zasilania urządzeń wyposażony jest w odnawialne źródła energii 1, 2, przymocowane do platformy 12. Odnawialne źródło energii 1, 2, stanowią przynajmniej jeden panel słoneczny, panel fotowoltaiczny 1. Odnawialnym źródłem energii jest również przynajmniej jedna turbina wiatrowa 2. W alternatywnych przykładach wykonania występują zarówno panele słoneczne fotowoltaiczne 1, jak i turbiny wiatrowe 2. Zasilane urządzenie 6 w alternatywnym przykładzie wykonania znajduje się na zewnątrz obudowy 11, która to obudowa 11 przymocowana jest do platformy 12. Obudowa 11 może być wykonana z tworzywa sztucznego, lub innych materiałów - co będzie oczywistym dla znawcy dziedziny. W systemie zasilania urządzeń do przewodu sieci przesyłowej 7 dołączony jest układ kontrolno-diagnostyczny 5. W systemie zasilania urządzeń zastosowane jest połączenie wyrównujące potencjały 10 linii przesyłowej 7 i obwodu wspólnej masy układu zasilania 9. W alternatywnym przykładzie wykonania układ kontrolno-diagnostyczny 5 dołączony jest w obwód wspólnej masy układu zasilania 9 i zasilany przez układ regulująco-zasilający 3.

System zasilania urządzeń ma swoje przemysłowe zastosowanie w monitorowaniu linii kolejowych, tramwajowych i innego rodzaju linii transmisyjnych, które narażone są na kradzieże, których stan i ciągłość wymaga stałego nadzoru, a przy tym układ monitorowania uniezależniony jest od zewnętrznych źródeł energii.

Lista oznaczeń odsyłających

- panele fotowoltaiczne

- turbina wiatrowa

- układ regulująco-zasilający

- zasobnik energii

- układ kontrolno-diagnostyczny

- urządzenie zasilane

- przewód sieci przesyłowej

- izolacja układu zasilania

- wspólna masa układu zasilania

- połączenie wyrównawcze potencjałów

- obudowa na urządzenia elektroniczne

- platforma montażowa

- konstrukcja wsporcza

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. System zasilania urządzeń, zwłaszcza elektronicznych, odseparowany od potencjału ziemi, zawiera platformę (12) z obudową (11) umieszczoną na konstrukcji wsporczej (13) odizolowanej od potencjału sieci przesyłowej (7), zasobnik energii (4) i zasilane urządzenie (6) oraz odnawialne źródła energii (1,2) znamienny tym, że zasobnik energii (4) połączony jest z układem regulująco-zasilającym (3) oraz odnawialnymi źródłami energii (1, 2) i zasilanym urządzeniem (6), przy czym konstrukcja platformy (12) połączona jest z potencjałem sieci przesyłowej (7) a przez izolację (8) separowana od potencjału ziemi i potencjału układu sieci powrotnej.
2. 2. System zasilania urządzeń według zastrz. 1 znamienny tym, że odnawialne źródła energii (1,2) mocowane są na platformie (12).
3. 3. System zasilania urządzeń według zastrz. 2 znamienny tym, że odnawialne źródła energii (1, 2) stanowią co najmniej jeden panel fotowoltaiczny (1) i/lub co najmniej jedną turbinę wiatrową (2).
4. 4. System zasilania urządzeń według któregokolwiek z zastrz. 1-3 znamienny tym, że zasilane urządzenie (6) mocowane jest do platformy (12) na zewnątrz obudowy (11).
5. 5. System zasilania urządzeń według któregokolwiek z zastrz. 1-4 znamienny tym, że do przewodu sieci przesyłowej (7) dołączony jest układ kontrolno-diagnostyczny (5).
6. 6. System zasilania urządzeń według któregokolwiek z zastrz. 1-5 znamienny tym, że połączenie wyrównujące potencjały (10) występuje pomiędzy linią przesyłową (7) a obwodem wspólnej masy układu zasilania (9).
7. 7. System zasilania urządzeń według któregokolwiek z zastrz. 1-6 znamienny tym, że układ kontrolno-diagnostyczny (5) połączony jest z obwodem wspólnej masy układu zasilania (9).