RU2817864C1 - MODULAR SYSTEM FOR SWITCHING CABLE POWER LINES 6-10 kV - Google Patents
MODULAR SYSTEM FOR SWITCHING CABLE POWER LINES 6-10 kV Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817864C1 RU2817864C1 RU2023128954A RU2023128954A RU2817864C1 RU 2817864 C1 RU2817864 C1 RU 2817864C1 RU 2023128954 A RU2023128954 A RU 2023128954A RU 2023128954 A RU2023128954 A RU 2023128954A RU 2817864 C1 RU2817864 C1 RU 2817864C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cable
- modular system
- control
- specified
- relay protection
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- COCAUCFPFHUGAA-MGNBDDOMSA-N n-[3-[(1s,7s)-5-amino-4-thia-6-azabicyclo[5.1.0]oct-5-en-7-yl]-4-fluorophenyl]-5-chloropyridine-2-carboxamide Chemical compound C=1C=C(F)C([C@@]23N=C(SCC[C@@H]2C3)N)=CC=1NC(=O)C1=CC=C(Cl)C=N1 COCAUCFPFHUGAA-MGNBDDOMSA-N 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 125000000102 trisulfanyl group Chemical group [*]SSS[H] 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, а именно к устройствам, предназначенным для коммутации (реализации режимов автоматического отключения, автоматического повторного включения, секционирования, автоматического ввода резерва, сетевого резервирования и т.д.) кабельных линий электропередачи.The invention relates to the field of electrical engineering and power electronics, namely to devices intended for switching (implementation of automatic shutdown, automatic restart, sectioning, automatic transfer of reserve, network redundancy, etc.) cable power lines.
Уровень техникиState of the art
Известно устройство секционирования воздушных и кабельных линий для систем электроснабжения 35 кВ (патент РФ на изобретение № 2406199, МПК H02B 13/00, опубл. 10.12.2010 г.), выполненное в виде наземного блок-контейнера, содержащего высоковольтный отсек с вакуумным выключателем, измерительными трансформаторами тока, измерительными трансформаторами напряжения, трансформатором собственных нужд, клапаном сброса давления, а также отсеком управления с устройствами телемеханики и релейной защиты, при этом устройство снабжено также ограничителями напряжения, разъединителями горизонтально-поворотного типа, причем один из разъединителей подключен к входу вакуумного выключателя, а другой - к выходу через входные и выходные контакты вакуумного выключателя, причем входные контакты вакуумного выключателя подключены к одному из разъединителей через ограничители перенапряжения, а выходные контакты вакуумного выключателя подключены к другому разъединителю через последовательно соединенные измерительные трансформаторы тока, параллельно соединенные трансформаторы напряжения, трансформатор собственных нужд и ограничители перенапряжения.A device for sectioning overhead and cable lines for 35 kV power supply systems is known (RF patent for invention No. 2406199, IPC H02B 13/00, published on December 10, 2010), made in the form of a ground-based block container containing a high-voltage compartment with a vacuum circuit breaker, measuring current transformers, measuring voltage transformers, an auxiliary transformer, a pressure relief valve, as well as a control compartment with telemechanics and relay protection devices, while the device is also equipped with voltage limiters, horizontal-rotary type disconnectors, and one of the disconnectors is connected to the input of the vacuum circuit breaker , and the other - to the output through the input and output contacts of the vacuum circuit breaker, wherein the input contacts of the vacuum circuit breaker are connected to one of the disconnectors through overvoltage limiters, and the output contacts of the vacuum circuit breaker are connected to the other disconnector through series-connected current measuring transformers, parallel-connected voltage transformers, a transformer own needs and surge suppressors.
Недостатком известного устройства является ограниченная область его применения для секционирования кабельных линий электропередачи, поскольку оно содержит в своем составе комплект оборудования для осуществления коммутации только одной трехфазной кабельной линии; отсутствие каналов передачи данных для осуществления дистанционного обмена данными телеуправления, телесигнализации и телеизмерений с диспетчерскими пунктами центров управления сетями. При этом стоит отметить, что такое устройство предназначено для линий электропередачи напряжением 35 кВ, при использовании его для линий 6-10 кВ его сложная конструкция не оправдана, имеет большие габариты, что снижает эксплуатационные качества устройства.The disadvantage of the known device is the limited scope of its application for sectioning cable power lines, since it contains a set of equipment for switching only one three-phase cable line; lack of data transmission channels for remote exchange of telecontrol, telesignaling and telemetering data with control centers of network control centers. It is worth noting that such a device is intended for power lines with a voltage of 35 kV; when used for lines of 6-10 kV, its complex design is not justified and has large dimensions, which reduces the performance of the device.
Известно устройство секционирования воздушных линий электропередачи среднего напряжения в виде вакуумного реклоузера с высокой скоростью обработки данных (патент РФ на изобретение № 2769971, МПК H02B 13/00, опубл. 12.04.2022 г.), которое содержит: заключенный в корпус из сплошной изоляции коммутационный модуль с вакуумными камерами и токовыми выводами, два трансформатора собственных нужд, шкаф управления, в состав которого входят блок управления, источник питания, блок релейной защиты и автоматики, каналообразующее устройство, устройство сбора и передачи данных, при этом он содержит три комбинированных измерителя тока и напряжения, а указанное устройство сбора и передачи данных состоит из модуля управления, блока измерений цифровых сигналов, счетчика и модуля связи.A device for sectioning overhead power lines of medium voltage is known in the form of a vacuum recloser with a high data processing speed (RF patent for invention No. 2769971, IPC H02B 13/00, publ. 04/12/2022), which contains: a switching unit enclosed in a housing made of continuous insulation a module with vacuum chambers and current leads, two auxiliary transformers, a control cabinet, which includes a control unit, a power supply, a relay protection and automation unit, a channel-forming device, a data collection and transmission device, and it contains three combined current meters and voltage, and the specified data collection and transmission device consists of a control module, a digital signal measurement unit, a counter and a communication module.
К недостаткам указанного выше устройства следует отнести тот факт, что устройство содержит в своем составе комплект оборудования для осуществления коммутации только одной трехфазной линии электропередачи. Кроме того, устройство не может быть использовано для коммутации кабельных линий электропередачи, так как в сплошную изоляцию заключен только коммутационный модуль и устройство не имеет средств надежной связи для подземного применения. Помимо этого, задача высокой скорости обработки данных в коммутационных устройствах с использованием вакуумных выключателей может быть переоценена, так как собственное время срабатывания современных вакуумных выключателей колеблется в пределах 10 -60 мс, что нивелирует преимущества высокой скорости обработки данных устройством, при этом ухудшает массогабаритные параметры, так как для реализации системы питания предполагает использование двух трансформаторов собственных нужд, а также необходимость применения сложного специализированного устройства сбора и передачи данных для передачи информации в блок релейной защиты и автоматики с комбинированных измерителей тока и напряжения.The disadvantages of the above device include the fact that the device contains a set of equipment for switching only one three-phase power line. In addition, the device cannot be used for switching cable power lines, since only the switching module is enclosed in continuous insulation and the device does not have reliable communication means for underground use. In addition, the task of high data processing speed in switching devices using vacuum switches can be overestimated, since the inherent response time of modern vacuum switches ranges from 10 to 60 ms, which neutralizes the advantages of the high data processing speed of the device, while worsening the weight and size parameters, since the implementation of the power supply system involves the use of two auxiliary transformers, as well as the need to use a complex specialized data collection and transmission device to transfer information to the relay protection and automation unit from combined current and voltage meters.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание высокоавтоматизированной модульной системы подземного исполнения для коммутации кабельных линий электропередачи 6-10 кВ, обеспечивающей автоматическое секционирование трех кабельных линий электропередачи при различных конфигурациях электрических сетей (в качестве распределительного устройства с односторонним питанием с возможностью подключения двух групп нагрузок; а также в качестве распределительного устройства с подключением нагрузки к одной из двух питающих кабельных линий при двухстороннем питании и возможностью автоматического ввода резерва).The technical objective of the present invention is to create a highly automated modular underground system for switching 6-10 kV cable power lines, providing automatic sectioning of three cable power lines with different configurations of electrical networks (as a switchgear with one-way power supply with the ability to connect two groups of loads; and also as a distribution device with the load connected to one of two supply cable lines with two-way power supply and the possibility of automatically introducing a reserve).
Техническим результатом, на получение которого направлено предлагаемое техническое решение, является повышение гибкости секционирования кабельных линий электропередачи и надежности электроснабжения потребителей при применении модульной системы для коммутации кабельных линий электропередачи 6-10 кВ, улучшение массогабаритных параметров, улучшение эксплуатационных параметров за счет высокой степени наблюдаемости за состоянием оборудования модульной системы, обеспечение надежного обмена данными с диспетчерскими пунктами центров управления сетями.The technical result to which the proposed technical solution is aimed is to increase the flexibility of sectioning cable power lines and the reliability of power supply to consumers when using a modular system for switching 6-10 kV cable power lines, improving weight and size parameters, improving operational parameters due to a high degree of condition observability modular system equipment, ensuring reliable data exchange with control centers of network control centers.
Технический результат достигается тем, что модульная система для коммутации кабельных линий электропередачи 6-10 кВ состоит из высоковольтного отсека с вакуумными выключателями, трансформатора собственных нужд с последовательно подключенным источником питания, шкафа управления, в состав которого входят блок управления, блок релейной защиты и автоматики, каналообразующее устройство, устройство сбора и передачи данных, при этом вакуумные выключатели присоединены к блоку управления, который, в свою очередь, подключен к блоку релейной защиты и автоматики, при этом высоковольтный отсек и шкаф управления модульной системы размещены в подземной герметичной полимерной капсуле с тремя трехфазными кабельными вводами, причем указанные вакуумные выключатели высоковольтного отсека входными контактами подключены к кабельным вводам через дополнительно введенные в высоковольтный отсек последовательно соединенные измерительные трансформаторы тока и малогабаритные телескопические разъединители-заземлители, выходными контактами вакуумные выключатели объединены в систему сборных шин, к которой, помимо указанного трансформатора собственных нужд с последовательно подключенным источником питания, дополнительно присоединен измерительный трансформатор напряжения, при этом указанный блок управления шкафа управления содержит в себе три модуля управления вакуумных выключателей, а указанный блок релейной защиты и автоматики шкафа управления содержит в себе три терминала релейной защиты и автоматики, также к блоку релейной защиты и автоматики дополнительно присоединены измерительные трансформаторы тока и напряжения, малогабаритные телескопические разъединители-заземлители и указанное устройство сбора и передачи данных, в свою очередь, к указанному устройству сбора и передачи данных шкафа управления подключены дополнительно размещенные в капсуле блок охранно-пожарной сигнализации, устройство газового контроля, датчики уровня воды, датчики температуры, видеокамеры, при этом указанное устройство сбора и передачи данных подключено к дополнительному блоку шифрования, который, в свою очередь, подключен к указанному каналообразующему устройству, помимо оборудования размещенного в подземной герметичной полимерной капсуле в состав модульной системы дополнительно входят основной и резервный шкафы связи, размещаемые на поверхности земли и соединенные с указанным каналообразующим устройством шкафа управления по оптическому и PLC каналам соответственно, шкафы связи содержат в себе собственные каналообразующие устройства и источники питания, а также GSM-передатчики.The technical result is achieved by the fact that the modular system for switching 6-10 kV cable power lines consists of a high-voltage compartment with vacuum circuit breakers, an auxiliary transformer with a series-connected power source, a control cabinet, which includes a control unit, a relay protection and automation unit, channel-forming device, data collection and transmission device, while the vacuum switches are connected to the control unit, which, in turn, is connected to the relay protection and automation unit, while the high-voltage compartment and control cabinet of the modular system are located in an underground sealed polymer capsule with three three-phase cable inputs, and the specified vacuum circuit breakers of the high-voltage compartment are connected by input contacts to the cable inputs through additional series-connected measuring current transformers and small-sized telescopic grounding switches introduced into the high-voltage compartment; by output contacts, the vacuum circuit breakers are combined into a busbar system, to which, in addition to the specified transformer, its own needs with a power supply connected in series, an instrument voltage transformer is additionally connected, while the specified control unit of the control cabinet contains three control modules for vacuum circuit breakers, and the specified relay protection and automation unit of the control cabinet contains three relay protection and automation terminals, also the relay protection and automation unit is additionally connected to current and voltage measuring transformers, small-sized telescopic grounding switches and the specified data collection and transmission device, in turn, to the specified data collection and transmission device of the control cabinet, an additional fire alarm unit located in the capsule is connected, gas control device, water level sensors, temperature sensors, video cameras, while the specified data collection and transmission device is connected to an additional encryption unit, which, in turn, is connected to the specified channel-forming device, in addition to the equipment located in an underground sealed polymer capsule as part of a modular The systems additionally include the main and backup communication cabinets, placed on the surface of the earth and connected to the specified channel-forming device of the control cabinet via optical and PLC channels, respectively; the communication cabinets contain their own channel-forming devices and power supplies, as well as GSM transmitters.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Сущность предлагаемого изобретения - модульной системы для коммутации кабельных линий электропередачи 6-10 кВ поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема модульной системы, на фиг. 2 представлена структура высоковольтного отсека модульной системы, на фиг. 3 и 4 представлены внешний вид и вид в разрезе подземной герметичной полимерной капсулы модульной системы соответственно.The essence of the proposed invention - a modular system for switching 6-10 kV cable power lines - is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a block diagram of the modular system; Fig. Figure 2 shows the structure of the high-voltage compartment of the modular system; Fig. 3 and 4 show the appearance and cross-sectional view of the underground sealed polymer capsule of the modular system, respectively.
Состав модульной системы в соответствии с фиг. 1:The composition of the modular system in accordance with Fig. 1:
1 - высоковольтный отсек1 - high voltage compartment
1.1, 1.2, 1.3 - Вакуумные выключатели (ВВ) 1.1, 1.2, 1.3 - Vacuum circuit breakers (VB)
1.4, 1.5, 1.6 - Измерительные трансформаторы тока (ТТ) 1.4, 1.5, 1.6 - Instrument current transformers (CTs)
1.7, 1.8, 1.9 - Малогабаритные телескопические разъединители-заземлители (РНЗ)1.7, 1.8, 1.9 - Small-sized telescopic grounding switches (RNZ)
2 - Трансформатор собственных нужд (ТСН) на системе сборных шин (ССШ)2 - Auxiliary transformer (TSN) on a busbar system (SSSH)
3 - Источник питания 3 - Power supply
4 - Шкаф управления4 - Control cabinet
4.1 - Блок управления4.1 - Control unit
4.1.1, 4.1.2, 4.1.3 - Модули управления вакуумными выключателями (МУ ВВ)4.1.1, 4.1.2, 4.1.3 - Vacuum circuit breaker control modules (MC VV)
4.2 - Блок релейной защиты и автоматики (Блок РЗА)4.2 - Relay protection and automation unit (Relay protection and automation unit)
4.2.1, 4.2.2, 4.2.3 - Терминалы релейной защиты и автоматики (РЗА)4.2.1, 4.2.2, 4.2.3 - Relay protection and automation terminals (RPA)
4.3 - Каналообразующее устройство (КУ)4.3 - Channel-forming device (CU)
4.4 - Устройство сбора и передачи данных (УСПД)4.4 - Data collection and transmission device (DCD)
4.5 - Блок шифрования (БШ)4.5 - Cipher block (CS)
5 - Подземная герметичная полимерная капсула модульной системы5 - Underground sealed polymer capsule of the modular system
6 - Измерительный трансформатор напряжения (ТН)6 - Voltage transformer (VT)
7 - Блок охранно-пожарной сигнализации (ОПС)7 - Security and fire alarm unit (FS)
8 - Устройство газового контроля (ГК)8 - Gas control device (GD)
9 - Датчики температуры (ДТемп)9 - Temperature sensors (DTemp)
10 - Видеокамеры (Камеры)10 - Video cameras (Cameras)
11 - Датчики уровня воды (ДПротеч)11 - Water level sensors (DProtech)
12 - Шкаф связи основной (передача по оптическому каналу)12 - Main communication cabinet (transmission via optical channel)
12.1 - Каналообразующее устройство (КУ)12.1 - Channel-forming device (CU)
12.2 - Источник питания 12.2 - Power supply
12.3 - GSM-передатчик (GSM)12.3 - GSM transmitter (GSM)
13 - Шкаф связи резервный (передача по PLC-каналу)13 - Backup communication cabinet (transmission via PLC channel)
13.1 - Каналообразующее устройство (КУ)13.1 - Channel-forming device (CU)
13.2 - Источник питания 13.2 - Power supply
13.3 - GSM-передатчик (GSM)13.3 - GSM transmitter (GSM)
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Модульная система для коммутации кабельных линий электропередачи 6-10 кВ состоит из высоковольтного отсека 1 с вакуумными выключателями 1.1, 1.2, 1.3, трансформатора собственных нужд 2 с последовательно подключенным источником питания 3, шкафа управления 4, в состав которого входят блок управления 4.1, блок релейной защиты и автоматики 4.2, каналообразующее устройство 4.3, устройство сбора и передачи данных 4.4. Высоковольтный отсек 1 и шкаф управления 4 модульной системы размещены в подземной герметичной полимерной капсуле 5, высоковольтный отсек 1 дополнительно содержит помимо вакуумных выключателей 1.1, 1.2, 1.3 измерительные трансформаторы тока 1.4, 1.5, 1.6 и малогабаритные телескопические разъединители-заземлители 1.7, 1.8, 1.9, кроме того, в подземной герметичной полимерной капсуле 5 дополнительно размещен измерительный трансформатор напряжения 6. Указанный блок управления 4.1 шкафа управления 4 содержит в себе три модуля управления вакуумных выключателей 4.1.1, 4.1.2, 4.1.3, соединенных с вакуумными выключателями 1.1, 1.2, 1.3, а указанный блок релейной защиты и автоматики 4.2 шкафа управления 4 содержит в себе три терминала релейной защиты и автоматики 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3, соединенных как с модулями управления вакуумных выключателей 4.1.1, 4.1.2, 4.1.3, так и с малогабаритными телескопическими разъединителями-заземлителями 1.7, 1.8, 1.9 соответственно. Блок релейной защиты и автоматики 4.2 посредством двусторонней связи соединен с устройством сбора и передачи данных 4.4, к которому также посредством двусторонней связи последовательно подключен блок шифрования 4.5 и каналообразующее устройство 4.3, имеющее оптический и PLC-каналы передачи данных. В состав подземной герметичной полимерной капсулы 5 дополнительно включены блок охранно-пожарной сигнализации 7, устройство газового контроля 8, датчики температуры 9, видеокамеры 10, датчики уровня воды 11, соединенные с устройством сбора и передачи данных 4.4. Помимо оборудования, размещенного в подземной герметичной полимерной капсуле 5 в состав модульной системы дополнительно входят основной 12 и резервный 13 шкафы связи, размещаемые на поверхности земли. Шкафы связи содержат в себе собственные каналообразующие устройства 12.1, 13.1, соединенные посредством двустороннего обмена по оптическому и PLC-каналу передачи данных соответственно с каналообразующим устройством 4.3, и источники питания 12.2, 13.2, а также GSM-передатчики 12.3, 13.3. Источники питания 12.2, 13.2 выполнены с возможностью питания каналообразующих устройств 12.1, 13.1, а также GSM-передатчиков 12.3, 13.3 соответственно.The modular system for switching 6-10 kV cable power lines consists of a high-voltage compartment 1 with vacuum switches 1.1, 1.2, 1.3, an auxiliary transformer 2 with a series-connected power source 3, a control cabinet 4, which includes a control unit 4.1, a relay unit protection and automation 4.2, channel-forming device 4.3, data collection and transmission device 4.4. The high-voltage compartment 1 and the control cabinet 4 of the modular system are located in an underground sealed polymer capsule 5, the high-voltage compartment 1 additionally contains, in addition to vacuum switches 1.1, 1.2, 1.3, measuring current transformers 1.4, 1.5, 1.6 and small-sized telescopic grounding switches 1.7, 1.8, 1.9, In addition, in the underground sealed polymer capsule 5, an instrument voltage transformer 6 is additionally located. The specified control unit 4.1 of the control cabinet 4 contains three control modules for vacuum switches 4.1.1, 4.1.2, 4.1.3, connected to vacuum switches 1.1, 1.2 , 1.3, and the specified block of relay protection and automation 4.2 of the control cabinet 4 contains three terminals of relay protection and automation 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3, connected both to control modules of vacuum circuit breakers 4.1.1, 4.1.2, 4.1.3, and with small-sized telescopic grounding disconnectors 1.7, 1.8, 1.9, respectively. The relay protection and automation unit 4.2 is connected via two-way communication to the data collection and transmission device 4.4, to which the encryption unit 4.5 and the channel-forming device 4.3, which has optical and PLC data transmission channels, are also connected in series via two-way communication. The underground sealed polymer capsule 5 additionally includes a security and fire alarm unit 7, a gas monitoring device 8, temperature sensors 9, video cameras 10, water level sensors 11 connected to a data collection and transmission device 4.4. In addition to the equipment located in an underground sealed polymer capsule 5, the modular system additionally includes the main 12 and backup 13 communication cabinets located on the surface of the earth. Communication cabinets contain their own channel-forming devices 12.1, 13.1, connected through two-way exchange via an optical and PLC data channel, respectively, with a channel-forming device 4.3, and power supplies 12.2, 13.2, as well as GSM transmitters 12.3, 13.3. Power supplies 12.2, 13.2 are designed to power channel-forming devices 12.1, 13.1, as well as GSM transmitters 12.3, 13.3, respectively.
На фиг. 2 представлена структура высоковольтного отсека 1 с вакуумными выключателями (ВВ) 1.1, 1.2, 1.3 и трансформатором собственных нужд (ТСН) 2. Высоковольтный отсек 1 устройства включает три трехфазных кабельных ввода (Кабельный ввод - 1, Кабельный ввод - 2, Кабельный ввод - 3), причем указанные вакуумные выключатели высоковольтного отсека 1.1, 1.2, 1.3 входными контактами подключены к кабельным вводам через последовательно соединенные дополнительные измерительные трансформаторы тока (ТТ) 1.4, 1.5, 1.6 и малогабаритные телескопические разъединители-заземлители (РНЗ) 1.7, 1.8, 1.9, выходными контактами вакуумные выключатели 1.1, 1.2, 1.3 объединены в систему сборных шин (ССШ), к которой, помимо указанного трансформатора собственных нужд (ТСН) 2 с последовательно подключенным источником питания 3, дополнительно присоединен измерительный трансформатор напряжения (ТН) 6.In fig. Figure 2 shows the structure of high-voltage compartment 1 with vacuum circuit breakers (VC) 1.1, 1.2, 1.3 and auxiliary transformer (TSN) 2. High-voltage compartment 1 of the device includes three three-phase cable inputs (Cable input - 1, Cable input - 2, Cable input - 3 ), and the indicated vacuum switches of the high-voltage compartment 1.1, 1.2, 1.3 are connected by input contacts to the cable inputs through series-connected additional measuring current transformers (CTs) 1.4, 1.5, 1.6 and small-sized telescopic grounding disconnectors (RNZ) 1.7, 1.8, 1.9, output contacts, vacuum circuit breakers 1.1, 1.2, 1.3 are combined into a busbar system (SBSS), to which, in addition to the specified auxiliary transformer (TSN) 2 with a series-connected power source 3, an instrument voltage transformer (VT) 6 is additionally connected.
На фиг. 3, 4 представлен внешний вид подземной герметичной полимерной капсулы 5 модульной системы, которая включает в себя высоковольтный отсек 1 с вакуумными выключателями, трансформатор собственных нужд 2 с последовательно подключенным источником питания 3, шкаф управления 4.In fig. 3, 4 shows the appearance of an underground sealed polymer capsule 5 of a modular system, which includes a high-voltage compartment 1 with vacuum switches, an auxiliary transformer 2 with a series-connected power source 3, and a control cabinet 4.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.
Наличие трех независимых кабельных вводов (кабельный ввод - 1, кабельный ввод - 2, кабельный ввод -3) модульной системы обеспечивает повышение гибкости реконфигурации электрических сетей. В режиме реального времени имеется возможность удаленного ввода-вывода из работы каждого из присоединений. Основными коммутационными элементами являются вакуумные выключатели 1.1, 1.2, 1.3. Малогабаритные телескопические разъединители-заземлители 1.7, 1.8, 1.9 при этом являются коммутационными элементами, обеспечивающими видимый разрыв при отключении и защиту с заземлением подходящих кабельных линий. Управление состоянием разъединителей-заземлителей 1.7, 1.8, 1.9 также осуществляется дистанционно без спуска оперативного персонала в подземную герметичную полимерную капсулу 5 с использованием электропривода. The presence of three independent cable entries (cable entry - 1, cable entry - 2, cable entry -3) of the modular system provides increased flexibility in the reconfiguration of electrical networks. In real time, there is the possibility of remote input/output from the operation of each of the connections. The main switching elements are vacuum circuit breakers 1.1, 1.2, 1.3. Small-sized telescopic grounding disconnectors 1.7, 1.8, 1.9 are switching elements that provide a visible break during disconnection and protection with grounding of suitable cable lines. The state of disconnectors-grounding switches 1.7, 1.8, 1.9 is also controlled remotely without descending the operating personnel into the underground sealed polymer capsule 5 using an electric drive.
Система сборных шин (ССШ) модульной системы, с одной стороны является мостом протекания тока между коммутируемыми между собой кабельными вводами, а с другой стороны выступает в качестве источника ЭДС для питания устройства через трансформатор собственных нужд 2. Блок управления 4.1 представляет собой три независимых модуля управления вакуумных выключателей 4.1.1, 4.1.2, 4.1.3, осуществляющих задание сигналов управления на вакуумные выключатели 1.1, 1.2, 1.3, каждый из которых подключен к отдельному кабельному вводу. При этом блок релейной защиты и автоматики 4.2 содержит в себе три независимых терминала релейной защиты и автоматики 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3, задающие состояния вакуумных выключателей 1.1, 1.2, 1.3 на модули управления вакуумных выключателей 4.1.1, 4.1.2, 4.1.3. Терминалы релейной защиты и автоматики 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3 осуществляют независимый прием и обработку сигналов каждый от своего измерительного трансформатора тока 1.4, 1.5, 1.6 и все от одного измерительного трансформатора напряжения 6 на системе сборных шин (ССШ). Еще одной функцией терминалов релейной защиты и автоматики 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3 является управление состоянием малогабаритных телескопических разъединителей-заземлителей 1.7, 1.8, 1.9. Также терминалы релейной защиты и автоматики 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3 реализуют двусторонний информационный обмен данными с устройством сбора и передачи данных 4.4. Устройство сбора и передачи данных 4.4, в свою очередь, помимо двустороннего обмена данными с терминалами релейной защиты и автоматики 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3, осуществляет сбор данных с оборудования, размещенного в пространстве самой капсулы: блок охранно-пожарной сигнализации 7, устройство газового контроля 8, датчики температуры 9, видеокамеры 10, датчики уровня воды 11. Внешний информационный обмен устройство сбора и передачи данных осуществляет через последовательно подключенные к нему блок шифрования 4.5 и каналообразующее устройство 4.3, поддерживающее передачу данных по волоконно-оптическим линиям связи, а также по PLC-каналу (высокочастотная передача данных по силовому кабелю). The busbar system (BSB) of the modular system, on the one hand, is a bridge for the flow of current between cable inputs that are switched between each other, and on the other hand, acts as a source of EMF for powering the device through the auxiliary transformer 2. The control unit 4.1 consists of three independent control modules vacuum circuit breakers 4.1.1, 4.1.2, 4.1.3, which provide control signals to vacuum circuit breakers 1.1, 1.2, 1.3, each of which is connected to a separate cable input. In this case, the relay protection and automation unit 4.2 contains three independent relay protection and automation terminals 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3, which set the states of vacuum switches 1.1, 1.2, 1.3 to the control modules of vacuum switches 4.1.1, 4.1. 2, 4.1.3. Relay protection and automation terminals 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3 independently receive and process signals, each from its own measuring current transformer 1.4, 1.5, 1.6 and all from one measuring voltage transformer 6 on the busbar system (USB). Another function of the relay protection and automation terminals 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3 is to control the state of small-sized telescopic grounding switches 1.7, 1.8, 1.9. Also, relay protection and automation terminals 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3 implement two-way information exchange with data collection and transmission device 4.4. Data collection and transmission device 4.4, in turn, in addition to two-way data exchange with relay protection and automation terminals 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3, collects data from equipment located in the space of the capsule itself: fire alarm unit 7, gas control device 8, temperature sensors 9, video cameras 10, water level sensors 11. External information exchange is carried out by the data collection and transmission device through a 4.5 encryption unit and a 4.3 channel-forming device connected to it in series, supporting data transmission via fiber-optic communication lines , as well as via a PLC channel (high-frequency data transmission via power cable).
Устройство сбора и передачи данных 4.4 состоит из управляемого коммутатора и многофункционального контроллера, реализующего сбор данных с блока охранно-пожарной сигнализации 7, устройства газового контроля 8, датчиков температуры 9, видеокамер 10, датчиков уровня воды 11, а также трансляцию команд управления, конвертацию протоколов и обмен данными с вышестоящими уровнями автоматизированных систем.Data collection and transmission device 4.4 consists of a managed switch and a multifunctional controller that collects data from the fire and security alarm unit 7, gas monitoring device 8, temperature sensors 9, video cameras 10, water level sensors 11, as well as broadcasting control commands and converting protocols and data exchange with higher levels of automated systems.
Передача данных на уровень диспетчерского пункта центра управления сетями осуществляется модульной системой с помощью размещенных на поверхности земли основного и резервного шкафов связи 12 и 13 соответственно, соединенных с каналообразующим устройством шкафа управления по оптическому и PLC каналам соответственно.Data transmission to the level of the control center of the network control center is carried out by a modular system using the main and backup communication cabinets 12 and 13, respectively, located on the ground, connected to the channel-forming device of the control cabinet via optical and PLC channels, respectively.
Ниже приведен пример, иллюстрирующий заявленное изобретение, но не ограничивающий его.Below is an example illustrating the claimed invention, but not limiting it.
Модульная система работает в режиме ввода питания со стороны кабельного ввода - 1 (фиг. 2), при этом кабельные вводы 2 и 3 подключены к потребителям электрической энергии. Происходит аварийная ситуация (однофазное замыкание на землю) со стороны потребителя, подключенного к кабельному вводу - 2 модульной системы для коммутации кабельных линий электропередачи 6-10 кВ. По измеренным значениям с измерительного трансформатора тока 1.5 и измерительного трансформатора напряжения 6 срабатывает релейная защита по кабельному вводу - 2, при этом терминал релейной защиты и автоматики 4.2.2 (фиг. 1) передает сигнал на смену состояния вакуумного выключателя 1.2 (выключение), реализующего отключение нагрузки по кабельному вводу - 2. Нагрузка по кабельному вводу - 3 остается при этом нормально подключенной к питающему напряжению, информация о произошедшей аварийной ситуации передается в диспетчерский пункт центра управления сетями. После устранения аварии имеется возможность дистанционной подачи питания потребителю, подключенному к кабельному вводу - 2. Обмен информацией модульной системы с диспетчерским пунктом центра управления сетями осуществляется по защищенному протоколу с использованием блока шифрования 4.5 (фиг. 1).The modular system operates in power input mode from the cable input side - 1 (Fig. 2), while cable inputs 2 and 3 are connected to electrical energy consumers. An emergency situation occurs (single-phase ground fault) on the part of the consumer connected to the cable input - 2 modular systems for switching 6-10 kV cable power lines. Based on the measured values from the measuring current transformer 1.5 and the measuring voltage transformer 6, relay protection is triggered at cable input - 2, while the relay protection and automation terminal 4.2.2 (Fig. 1) transmits a signal to change the state of the vacuum switch 1.2 (switching off), which implements disconnecting the load at the cable entry - 2. The load at the cable entry - 3 remains normally connected to the supply voltage, information about the emergency situation is transmitted to the control center of the network control center. After eliminating the accident, it is possible to remotely supply power to the consumer connected to cable input - 2. Information exchange of the modular system with the control center of the network control center is carried out via a secure protocol using encryption unit 4.5 (Fig. 1).
Повышение гибкости секционирования кабельных линий электропередачи и надежности электроснабжения потребителей при применении модульной системы для коммутации кабельных линий электропередачи 6-10 кВ достигается за счет реализации управления состоянием трех независимых кабельных вводов (кабельный ввод - 1, кабельный ввод - 2, кабельный ввод -3), фазы которых подключены на единую систему сборных шин при помощи трех вакуумных выключателей 1.1, 1.2, 1.3 и трех малогабаритных телескопических разъединителей-заземлителей 1.7, 1.8, 1.9, по сравнению с прототипом, в котором отсутствует возможность коммутации разветвленных линий электропередачи.Increasing the flexibility of sectioning cable power lines and the reliability of power supply to consumers when using a modular system for switching cable power lines of 6-10 kV is achieved by implementing state control of three independent cable inputs (cable input - 1, cable input - 2, cable input -3), the phases of which are connected to a single busbar system using three vacuum circuit breakers 1.1, 1.2, 1.3 and three small-sized telescopic grounding disconnectors 1.7, 1.8, 1.9, compared to the prototype, which does not have the ability to switch branched power lines.
Улучшение массогабаритных параметров по сравнению с прототипом достигается за счет размещения высоковольтного отсека 1, шкафа управления 4, а также вспомогательного оборудования модульной системы (блок охранно-пожарной сигнализации 7, устройство газового контроля 8, датчики температуры 9, видеокамеры 10, датчики уровня воды 11) в подземной герметичной полимерной капсуле 5. При этом герметичная полимерная капсула 5 изготавливается с внешним диаметром, не превышающем 2 метров, что является предельным транспортным габаритом с целью доставки устройства на место установки в собранном готовом для пуска заводском исполнении, а также не превышает габаритов охранной зоны размещения подземных кабельных линий ±1 метр. Возможность размещения высокоавтоматизированной системы коммутации трех кабельных линий в ограниченном объеме герметичной полимерной капсулы 5 обеспечена за счет применения инновационных малогабаритных телескопических разъединителей-заземлителей 1.7, 1.8, 1.9 в составе высоковольтного отсека 1, а также за счет реализации высокой степени автоматизации без необходимости спуска персонала для осуществления наблюдения за текущим состоянием коммутационного оборудования в процессе эксплуатации. Высокая степень автоматизации обеспечивается, в том числе, применением микропроцессорных терминалов релейной защиты и автоматики 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3, а также устройства сбора и передачи данных 4.4, состоящего из многофункционального контроллера, и управляемого коммутатора.Improvement in weight and size parameters compared to the prototype is achieved by placing a high-voltage compartment 1, a control cabinet 4, as well as auxiliary equipment of a modular system (security and fire alarm unit 7, gas control device 8, temperature sensors 9, video cameras 10, water level sensors 11) in an underground sealed polymer capsule 5. In this case, the sealed polymer capsule 5 is manufactured with an outer diameter not exceeding 2 meters, which is the maximum transport dimension for the purpose of delivering the device to the installation site in an assembled factory version ready for launch, and also does not exceed the dimensions of the security zone placement of underground cable lines ±1 meter. The possibility of placing a highly automated switching system for three cable lines in a limited volume of a sealed polymer capsule 5 is ensured through the use of innovative small-sized telescopic grounding disconnectors 1.7, 1.8, 1.9 as part of the high-voltage compartment 1, as well as through the implementation of a high degree of automation without the need for personnel to carry out monitoring the current state of switching equipment during operation. A high degree of automation is ensured, among other things, by the use of microprocessor terminals for relay protection and automation 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3, as well as a data collection and transmission device 4.4, consisting of a multifunctional controller and a managed switch.
Улучшение эксплуатационных параметров по сравнению с прототипом достигается за счет высокой степени наблюдаемости за состоянием оборудования модульной системы, что осуществляется за счет применения в составе модульной системы комплексного контроля за состоянием оборудования с помощью блока охранно-пожарной сигнализации 7, устройства газового контроля 8, датчиков температуры 9, видеокамер 10, датчиков уровня воды 11.Improvement in operational parameters compared to the prototype is achieved due to a high degree of observability of the condition of the equipment of the modular system, which is carried out through the use of integrated monitoring of the condition of equipment as part of the modular system using a security and fire alarm unit 7, a gas monitoring device 8, temperature sensors 9 , 10 video cameras, 11 water level sensors.
Обеспечение надежного обмена данными с диспетчерскими пунктами центров управления сетями реализуется с помощью применения, в отличие от прототипа, двух шкафов связи - основного 12 и резервного 13, размещаемых на поверхности земли в точке надежной связи по GSM-каналу с диспетчерским пунктом центра управления сетями. При этом особенностью каналообразующего устройства 4.3 модульной системы является то, что оно включает в себя оборудование для реализации передачи данных как по оптической линии электропередачи, так и по PLC-каналу (высокочастотная передача по силовым кабельным линиям). Шкаф связи основной 12 устанавливается в непосредственной близости от места размещения герметичной подземной капсулы 5 модульной системы (до 100 метров), каналообразующее устройство 12.1 шкафа связи основного 12 подключается по оптическому кабелю к каналообразующему устройству 4.3 модульной системы. Шкаф связи резервный 13 может устанавливаться на значительном удалении от места размещения герметичной подземной капсулы 5 модульной системы (до 2000 метров), при этом предполагается его установка на одном из пунктов распределения энергии, подключенным к кабельным вводам - 1, 2, 3 модульной системы, так как передача данных может вестись по одному из силовых кабелей без прокладки дополнительных линий связи. В случае непредвиденного прекращения передачи данных от шкафа связи основного 12 производится проверка поддержки обмена данными модульной системы через шкаф связи резервный 13. Надежность обмена данными и киберзащищенность обеспечиваются также наличием блока шифрования 4.5.Ensuring reliable data exchange with control centers of network control centers is realized by using, in contrast to the prototype, two communication cabinets - the main 12 and the backup 13, placed on the surface of the earth at the point of reliable communication via a GSM channel with the control center of the network control center. At the same time, a feature of the channel-forming device 4.3 of the modular system is that it includes equipment for implementing data transmission both via an optical power line and via a PLC channel (high-frequency transmission via power cable lines). The main communication cabinet 12 is installed in close proximity to the location of the sealed underground capsule 5 of the modular system (up to 100 meters), the channel-forming device 12.1 of the main communication cabinet 12 is connected via an optical cable to the channel-forming device 4.3 of the modular system. The backup communication cabinet 13 can be installed at a considerable distance from the location of the sealed underground capsule 5 of the modular system (up to 2000 meters), and it is expected to be installed at one of the power distribution points connected to cable inputs - 1, 2, 3 of the modular system, so how data can be transmitted via one of the power cables without laying additional communication lines. In the event of an unexpected termination of data transmission from the main communication cabinet 12, the support for data exchange of the modular system through the backup communication cabinet 13 is checked. The reliability of data exchange and cyber security are also ensured by the presence of encryption unit 4.5.
Использование изобретения позволяет обеспечить автоматическое секционирование кабельных линий электропередачи при различных конфигурациях электрических сетей, уменьшить занимаемую площадь на поверхности земли, обеспечивая при этом надежный обмен данными с диспетчерскими пунктами центров управления сетями.The use of the invention makes it possible to ensure automatic sectioning of cable power lines for various configurations of electrical networks, to reduce the occupied area on the earth's surface, while ensuring reliable data exchange with control rooms of network control centers.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2817864C1 true RU2817864C1 (en) | 2024-04-22 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU52276U1 (en) * | 2005-09-07 | 2006-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инициатива" | SECTION POINT FOR SWITCHING AND PROTECTION OF ELECTRIC TRANSMISSION AIRLINES |
RU56079U1 (en) * | 2006-03-13 | 2006-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Озерская электро-инжиниринговая компания" | TRANSMISSION DISTRIBUTION DEVICE FOR ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINES |
RU2406199C1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-10 | Закрытое акционерное общество "ЧЕБОКСАРСКИЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАВОД" | DEVICE FOR SECTIONING AIR AND CABLE LINES FOR 35 kV POWER SUPPLY SYSTEMS |
CN103855618A (en) * | 2014-03-31 | 2014-06-11 | 国网上海市电力公司 | 10kV switching station |
CN105261952A (en) * | 2015-10-19 | 2016-01-20 | 山东科技大学 | Combined explosion suppression type high voltage vacuum distribution device |
CN109244847A (en) * | 2018-11-07 | 2019-01-18 | 国网河南省电力公司郑州供电公司 | A kind of novel underground 10kV switching station |
RU2769971C1 (en) * | 2020-12-28 | 2022-04-12 | Акционерное общество "Радио и Микроэлектроника" | Vacuum recloser |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU52276U1 (en) * | 2005-09-07 | 2006-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инициатива" | SECTION POINT FOR SWITCHING AND PROTECTION OF ELECTRIC TRANSMISSION AIRLINES |
RU56079U1 (en) * | 2006-03-13 | 2006-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Озерская электро-инжиниринговая компания" | TRANSMISSION DISTRIBUTION DEVICE FOR ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINES |
RU2406199C1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-10 | Закрытое акционерное общество "ЧЕБОКСАРСКИЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАВОД" | DEVICE FOR SECTIONING AIR AND CABLE LINES FOR 35 kV POWER SUPPLY SYSTEMS |
CN103855618A (en) * | 2014-03-31 | 2014-06-11 | 国网上海市电力公司 | 10kV switching station |
CN105261952A (en) * | 2015-10-19 | 2016-01-20 | 山东科技大学 | Combined explosion suppression type high voltage vacuum distribution device |
CN109244847A (en) * | 2018-11-07 | 2019-01-18 | 国网河南省电力公司郑州供电公司 | A kind of novel underground 10kV switching station |
RU2769971C1 (en) * | 2020-12-28 | 2022-04-12 | Акционерное общество "Радио и Микроэлектроника" | Vacuum recloser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7576449B2 (en) | Method for converting direct voltage into three-phase alternating voltage | |
MX2007002438A (en) | Electrical system controlling device with wireless communication link. | |
CN111146755A (en) | Feeder terminal and line protection device | |
EP2282384A1 (en) | Management, automation and communications cabinet for an electric power distribution installation | |
WO2017209703A1 (en) | Electricity monitoring and faults alarm sending device which collects digital data and communicates via ip network | |
CN102664354A (en) | Multifunctional low voltage distribution cabinet | |
EP3247011A1 (en) | Multifunctional three phase power distrubution indoor/outdoor unit | |
RU2817864C1 (en) | MODULAR SYSTEM FOR SWITCHING CABLE POWER LINES 6-10 kV | |
US11799274B2 (en) | Tower mounted high voltage switchgear | |
RU87577U1 (en) | ITEM OF SECTIONING AND COMMERCIAL ACCOUNTING OF POWER ELECTRIC POWER | |
RU75513U1 (en) | ELECTRIC POWER METERING POST | |
Ponomarev | Development of a Recloser with Double-Sided Measurement Using Digital Combined Current and Voltage Sensors | |
CN220652608U (en) | Circuit breaker high-voltage board for energy storage box transformer substation | |
KR100680027B1 (en) | Water substation with barrier wall | |
RU2189680C2 (en) | Factory-assembled switch gear | |
CN218919971U (en) | Circuit breaker protection system and circuit breaker | |
CN204905742U (en) | Middling pressure looped netowrk vacuum circuit breaker cabinet | |
CN215680463U (en) | Power consumption protection device with metering function and circuit breaker | |
CN104518440B (en) | The intelligent Prefabricated high-low voltage transformer substations of 10kV | |
KR102617698B1 (en) | Gas Insulated Switchgear with embedded rechargeable DC power supply | |
CN214068599U (en) | Mining comprehensive protector with temperature measurement function | |
CN221597406U (en) | Distribution network distributed overcurrent protection device | |
RU2750436C1 (en) | Input and distribution device for critical electrical receivers | |
CN217692634U (en) | Terminal block terminal | |
CN211017999U (en) | Low-voltage switch system and distribution board thereof |