RU216062U1 - Контроллер присоединения объектов микрогенерации к распределительной сети - Google Patents
Контроллер присоединения объектов микрогенерации к распределительной сети Download PDFInfo
- Publication number
- RU216062U1 RU216062U1 RU2021110945U RU2021110945U RU216062U1 RU 216062 U1 RU216062 U1 RU 216062U1 RU 2021110945 U RU2021110945 U RU 2021110945U RU 2021110945 U RU2021110945 U RU 2021110945U RU 216062 U1 RU216062 U1 RU 216062U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- kpmg
- board
- microgeneration
- network
- electricity
- Prior art date
Links
- 229920002574 CR-39 Polymers 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims description 5
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 23
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 6
- 230000002457 bidirectional Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000001617 migratory Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 235000010384 tocopherol Nutrition 0.000 description 1
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
Images
Abstract
Контроллер присоединения объектов микрогенерации (КПМГ) разработан для контроля параметров работы объектов микрогенерации (ОМГ) и отключения их от распределительной сети для исключения несанкционированной подачи напряжения от ОМГ в сеть сбытовой организации при выполнении плановых, ремонтных и аварийно-восстановительных работ на линии. КПМГ производит гармонический анализ качества приятной или отданной электроэнергии до 20-й гармоники по заданным уставкам, отключает ОМГ в случае превышения гармоник в сети. Дополнительно КПМГ используется для учета потребленной электроэнергии из сети и выданной электроэнергии в сеть. КПМГ разрабатывается в закрытом пластиковом корпусе, со встроенными размыкателями и с подключением для управления внешним размыкателем.
Description
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Архитектура КПМГ приведена в приложении А на фигуре 2.
КПМГ содержит трехфазный двунаправленный прибор учета электроэнергии прямого включения (8), обеспечивающий учет отдельно потребляемой и выдаваемой в сеть электроэнергии, измеритель показателей качества электроэнергии (9), встроенных размыкателей нагрузки (10) для отключения потребителя, модуля телесигнализации и модуля телеуправления внешним размыкателем (11), модуля связи GPRS модем (12), позволяющего подключаться прибору учета к автоматизированным системам коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) и системам телемеханики (ТМ), порт связи RS-485 (13) и оптический порт (14) для проведения настройки и калибровки КПМГ.
Для обеспечения безопасности персонала электросетевых компаний в случае проведения работ на линиях только от диспетчера сетевой компании подается команда (по каналу GPRS) на полное гарантированное отключение ОМГ от сети с помощью внешнего размыкателя с подтверждением разомкнутого или замкнутого состояния по сигналам телесигнализации и передачей этого состояния по каналам связи в сервер АСКУЭ.
Внутренний размыкатель (10) предназначен для ввода ограничения по команде в случаях, определенных законодательством РФ. Отключение (10) происходит по команде оператора при вводе ограничений или при превышении разрешенной мощности потребления. Включение (10) производится собственником ОМГ при выполнении условий для снятия ограничений или при снижении потребляемой мощности до заданных значений.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей приборов учета с двунаправленным учетом электроэнергии (отдельно потребляемой и выдаваемой в сеть) и удовлетворение требований электросетевых предприятий по контролю количества и качества электроэнергии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известен счетчик электрической энергии электронный многофункциональный «Фотон» №58850-14 в Государственном реестре средств измерений.
Счетчики электрической энергии электронные многофункциональные «Фотон» (далее - счетчик, прибор учета) предназначены для измерений и учета активной и реактивной электрической энергии и мощности в двух направлениях (прямое и обратное), измерения параметров сети, контроля основных показателей качества электроэнергии (ПКЭ), ввода дискретных сигналов (ТС) и передачи сигналов телеуправления (ТУ). Счетчики предназначены для работы в 3-х и 4-х проводных электрических сетях систем электроснабжения переменного тока промышленной частоты и может подключаться через трансформаторы тока и по напряжению напрямую или через трансформаторы напряжения. Счетчик может применяться как автономно, так и в составе автоматизированных систем коммерческого учета (АСКУЭ) и технического учета электроэнергии, диспетчерского управления (АСДУ). Принцип действия счетчика основан на преобразовании входных сигналов тока и напряжения встроенной измерительной схемой на трансформаторах тока и резистивных делителях напряжения, в напряжения, пропорциональные измеряемым величинам, и далее аналого-цифровом преобразовании полученных напряжений в цифровой код с последующей математической обработкой. Обработку осуществляет специализированная интегральная микросхема с АЦП и цифровым сигнальным процессором.
Счетчик имеет энергонезависимую память для хранения данных об электроэнергии, мощности и параметрах сети, которая сохраняет информацию не менее 10 лет, и часы. Счетчик питается как от измерительной цепи напряжения, так и от источника внешнего резервного питания. Переключение на резервное питание и обратно выполняется автоматически. Модификации с модулями ТС и ТУ питаются только от внешнего источника.
Жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) с подсветкой имеет 4 строки по 16 знакомест в каждой. Счетчик имеет основной интерфейс RS-485 для параметрирования и передачи данных в АИИС КУЭ, оптический интерфейс для параметрирования и локальной передачи данных, 1 или 2 дополнительных интерфейса RS-485, CAN, Ethernet для передачи данных в различные автоматизированные системы.
К недостаткам счетчиков электрической энергии подобного типа следует отнести:
1. Невозможность полного отключения объекта мигрогенерации (ОМГ) от сети по команде диспетчера сбытовой организации в случае выполнения работ на линии с использованием среды передачи канала GPRS.
2. Невозможность отключения потребителя объекта мигрогенерации (ОМГ) в случае не качественной электроэнергии из линии.
3 Невозможность отключения потребителя объекта мигрогенерации (ОМГ) в случае превышения лимитов отдаваемой в линию электроэнергии.
4 Невозможность отключения потребителя объекта мигрогенерации (ОМГ) в случае превышения лимитов потребляемой из линии электроэнергии.
Задачей полезной модели является создание на базе указанного прибора учета цифрового контроллера присоединения объектов микрогенерации (КПМГ).
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Архитектура КПМГ приведена в приложении А на фигуре 2.
КПМГ содержит трехфазный двунаправленный прибор учета электроэнергии прямого включения (8), обеспечивающий учет отдельно потребляемой и выдаваемой в сеть электроэнергии, измеритель показателей качества электроэнергии (9), встроенных размыкателей нагрузки (10) для отключения потребителя, модуля телесигнализации и модуля телеуправления внешним размыкателем (11), модуля связи GPRS модем (12), позволяющего подключаться прибору учета к автоматизированным системам коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) и системам телемеханики (ТМ), порт связи RS-485 (13) и оптический порт (14) для проведения настройки и калибровки КПМГ.
Для обеспечения безопасности персонала электросетевых компаний в случае проведения работ на линиях только от диспетчера сетевой компании подается команда (по каналу GPRS) на полное гарантированное отключение ОМГ от сети с помощью внешнего размыкателя с подтверждением разомкнутого или замкнутого состояния по сигналам телесигнализации и передачей этого состояния по каналам связи в сервер АСКУЭ.
Внутренний размыкатель (10) предназначен для ввода ограничения по команде в случаях, определенных законодательством РФ. Отключение (10) происходит по команде оператора при вводе ограничений или при превышении разрешенной мощности потребления. Включение (10) производится собственником ОМГ при выполнении условий для снятия ограничений или при снижении потребляемой мощности до заданных значений.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей приборов учета с двунаправленным учетом электроэнергии (отдельно потребляемой и выдаваемой в сеть) и удовлетворение требований электросетевых предприятий по контролю количества и качества электроэнергии, вырабатываемой микрогенерацией, согласно Федерального закона от 27 декабря 2019 г. №471-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "Об электроэнергетике" в части развития микрогенерации", требований по исключению возможности подачи напряжения на оборудование сетевых предприятий от микрогенерации при обслуживании и ремонта сетей, а также контроль качества выдаваемых излишков электроэнергии в сеть.
Техническим результатом от использования разработанной модели является обеспечение надежности и универсальности разработанного устройства, возможности гибкого управления питанием потребителей ОМГ, передачи излишков электроэнергии в линию, оперативного и надежного отключения ОМГ от линии при аварийных и восстановительных работах на линии по командам диспетчера сетевой компании.
Надежность обеспечивается благодаря использованию ранее разработанных методов создания систем управления в энергетике, а также имеющиеся наработки в области разработки аппаратных и программных средств телемеханики и систем диспетчерского управления и систем автоматизированного учета электроэнергии.
Аппаратная часть разработана с использованием современных технологий приборостроения (AutoCAD, Pcad) и современных электронных компонентов (семейство микроконтроллеров STM32 основанных на 32 битных ядрах процессоров ARM). Разработка внутреннего программное обеспечение контроллера осуществляется на С++ (основной язык разработки) и С# (дополнительный язык разработки).
Универсальность достигается благодаря модульной и масштабируемой структуре, что позволяет обеспечить в составе одного контроллера необходимый набор каналов приема сигналов телесигнализации и выработки сигналов телеуправления для разнообразных случаев применения.
Поддержка программируемой логики дает возможность пользователю программировать КПМГ под широкий круг задач.
В КПМГ имеется возможность питания как постоянным, так и переменным током.
Универсальность применения КПМГ дополнительно обеспечивается поддержкой протоколов СПОДЭС, ФОТОН, МЭК 60870-5-104.
Задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в состав КПМГ кроме трехфазного двунаправленного прибора учета электроэнергии прямого включения вводятся дополнительные аппаратные и программные модули.
В состав КПМГ введены встроенные управляемые размыкатели (10) по каждой фазе. Отключение размыкателей происходит по команде оператора при вводе ограничений или при превышении разрешенной мощности потребления. Включение размыкателей производится собственником ОМГ при выполнении условий для снятия ограничений или при снижении потребляемой мощности до заданных значений.
В состав КПМГ введены программные модули, позволяющие оперативно управлять внешним размыкателем (6). Внешний размыкатель - предназначен для создания разрыва между распределительной сетью и инвертором, в случае производства работ на объектах электросетевой компании, связанных с отключением питающей линии электропередач. Кроме того, управляющее воздействие на внешний размыкатель может происходить на основе заданного алгоритма по результатам измерения параметров качества электроэнергии (напряжение, частота, гармонические составляющие напряжения, ток).
В КПМГ есть возможность настройки предельных значений контролируемых параметров. При превышении предельных значений контролируемых параметров КПМГ производит отключение коммутационного аппарата, фиксирует данный факт во внутреннем журнале событий и сигнализирует об аварийной ситуации.
Предельное значение силы тока в абсолютном направлении не должно превышать ток, соответствующий мощности 15 кВт для трехфазной сети 380 В.
В состав КПМГ введен дополнительный канал связи по сети GSM с использованием GPRS модема (12) для передачи пакетных данных в сервер АСКУЭ через интернет (TCP/IP).
Контроллер присоединения выполнен в типовом серийном закрытом корпусе, со встроенными размыкателями и с возможностью подключения для управления внешним размыкателем.
Развернутая модель КПМГ представлена на фигуре 3.
Основной состав компонентов, из которых состоит КПМГ:
пластиковый корпус, с прозрачной верхней крышкой и крышками под колодку и платы расширения (15);
колодка, для подключения контроллера к сети 380 В (16);
токовые трансформаторы, как основные измерительные элементы (17);
встроенные размыкатели (10) на 90А или более;
основная плата КПМГ (18) с размещенными на ней элементами прибора;
плата расширения №1 (19);
плата расширения №2 (20);
соединительная плата (21).
Основная плата содержит:
1) центральный контроллер (центральный процессор(27));
2) блок питания на 220 В (22);
3) блок резервного питания на 24 В (29);
4) делители напряжения (26);
5) шунты (32);
6) аналого-цифровой преобразователь (АЦП(25));
7) плата ЖК индикатора (23);
8) порт загрузки программного обеспечения (24);
9) интерфейс RS-485 (13);
10) GPRS-антенна (35);
11) Держатель SIM-карты (34)
12) Модуль внутреннего питания (33).
Плата расширения №1 содержит:
1) GPRS модема (12) с SIM-картой и антенной;
2) модуль дискретных входов (28).
Платы расширения №2 содержит:
1) модуль телеуправления (30);
2) разъем для подключения резервного питания 24 В (31).
Структурная схема состава КПМГ отображена на фигуре 4.
Все платы КПМГ размещаются внутри пластикового основания и прикрываются прозрачной верхней частью пластикового корпуса. Контакты для модуля телесигнализации и телеуправления, как и разъем для установки SIM карты размещен с верхней стороны устройства и прикрываются крышкой, которая крепится на винтах. Клеммная крышка, которая прикрывает клеммную колодку, также крепится на винтах и находится в нижней части корпуса.
КПМГ подключается к распределительной сети и сети объекта макрогенерации через колодку (16), которая предназначена для работы в сети с максимальным током не менее 80А.
Встроенные размыкатели (10) расположены внутри корпуса под основной платой устройства и подключатся (припаиваются) к основной плате через специальные контакты.
На основной плате устройства (18) расположились главные функциональные компоненты: центральный процессор с памятью, аналого-цифровой преобразователь и ЖК-экран. За основную функциональность отвечает центральный процессор STM32 фирмы STMicroelectronics, а за измерительную часть отвечает АЦП марки ADE9000 фирмы Analog Devices.
Отображение информации осуществляется на встроенном многострочном ЖК-экране (23).
За ввод сигналов телесигнализации отвечает модуль телесигнализации, расположенный на плате расширения №1 (19). Так же на данной плате находится модем GPRS (12) производства фирмы Quectel, который предназначен для связи КПМГ с сервером верхнего уровня.
Для отключения объекта микрогенерации в случае проведения работ на линии или из-за выдачи некачественной электроэнергии в общую распределительную сеть предусмотрена возможность подачи сигнала на отключение от модуля телеуправления (расположенному на плате расширения №2 (20) внешнему размыкателю.
КПМГ имеет несколько интерфейсов для конфигурирования и считывания событий, показаний и состояния контроллера. Для конфигурирования используются порт RS-485 (13), оптический порт (14) или связь GPRS. Показания и события можно считывать со встроенного ЖК-экрана. Управление страницами на ЖК-экране происходит с помощью кнопки меню, расположенной на фронтальной панели контроллера присоединения. Также контроллер присоединения имеет индикацию потребления или отдачи активной и реактивной энергии в виде двух красных светодиодов, расположенных рядом с ЖК-экраном.
Для выполнения проверки работоспособности, конфигурирования контроллера, его калибровки и поверки, а также передачи данных на сервер АСКУЭ прибор имеет следующие интерфейсы:
RS-485, скорость передачи данных не менее 9600 бит/с - 1 шт.;
встроенный GPRS-модем - 1 шт.;
оптопорт - 1 шт.
Для работы с автоматизированными системами учета электроэнергии и системами телемеханики прибор поддерживает следующие открытые протоколы передачи данных:
для работы в составе АСКУЭ:
1) СПОДЭС;
2) протокол «ФОТОН»;
для работы в составе ССПИ:
1) МЭК 60870-5-104.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сущность полезной модели поясняется рисунками, на которых изображено:
на фиг. 1 - представлена структурная схема подключения КПМГ к объекту микрогенерации и городской 3-х фазной сети;
на фиг.2 - представлена архитектура КПМГ;
на фиг. 3 - представлена развернутая модель конструкции КПМГ;
на фиг. 4 - представлена структурная схема аппаратного состава КПМГ;
на фиг. 5 - представлен общий вид КПМГ;
на фиг. 6 - представлена плата расширения №1;
на фиг. 7 - представлена плата расширения №2;
на фиг. 8 - представлена плата блока питания КПМГ;
на фиг. 9 - представлена колодка подключения КПМГ;
на фиг. 10 - представлены разъемы модулей ТС, ТУ и интерфейса RS-485;
на фиг. 11 - представлен встроенный размыкатель КПМГ;
на фиг. 12 - представлены солнечные батареи объекта микрогенерации;
на фиг. 13 - представлен шкаф объекта микрогенерации;
на фиг. 14 - представлено рабочее место оператора диспетчерского пункта АСКУЭ (имитатор).
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Полезная модель была осуществлена с учетом реализации заявленных требований на аппаратном и программном уровне.
На фиг. 5-14 показаны виды основных узлов аппаратной части КПМГ, а также аппаратной части объекта микрогенерации.
Тестирование внутреннего (встроенного) программного обеспечения контроллера по функциям телесигнализации и телеуправления, осуществляется при помощи специализированного программного обеспечения «Iec104TsTuTest».
Для тестирования работоспособности КПМГ разработана методика тестирования работоспособности узлов и всего КПМГ.
Claims (1)
- Контроллер присоединения объектов микрогенерации (КПМГ), содержащий закрытый пластиковый серийный корпус с прозрачной верхней крышкой и крышками под колодку, колодки для подключения контроллера к сети 380В, подключенные к трем измерительным трансформаторам тока: основную плату, на которой расположены шунты, соединенные с измерительными трансформаторами тока и АЦП, АЦП подключен к делителям напряжения, соединенным с блоком питания на 220В и встроенным размыкателем не менее чем на 90 А, центральный процессор с памятью и внутренним программным обеспечением, плату жидкокристаллического индикатора, разъем с интерфейсом RS-485, оптический порт, технологический разъем для загрузки программного обеспечения, модуль внутреннего питания, соединенный с блоком питания на 220 В и блоком резервного питания на 24В, отличающийся тем, что встроенный размыкатель состоит из трех размыкателей нагрузки, припаянных к основной плате; к основной плате посредством соединительной платы присоединены две платы расширения, при этом первая плата расширения содержит разъем для ввода сигналов телесигнализации с внешнего размыкателя для индикации его состояния и передачи этого состояния по интерфейсу RS-485 или через GPRS-модем, GPRS-антенну, модуль дискретных входов и выполнена с возможностью установки SIM-карты, вторая плата расширения содержит модуль телеуправления для управления внешним размыкателем и разъем для подключения резервного питания 24 В, соединенные через соединительную плату с первой платой расширения и основной платой.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU216062U1 true RU216062U1 (ru) | 2023-01-16 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007059519A1 (de) * | 2007-12-11 | 2009-06-18 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Erhöhung der Energieeffizienz von Generatoren, insbesondere Mikrogeneratoren |
RU152096U1 (ru) * | 2014-05-23 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" | Цифровой счетчик электрической энергии с дистанционным управлением |
GB2541431A (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-22 | Power Flow Energy Ltd | On-grid battery storage system |
RU2701103C1 (ru) * | 2018-07-16 | 2019-09-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" | Беспроводной контроллер датчиков |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007059519A1 (de) * | 2007-12-11 | 2009-06-18 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Erhöhung der Energieeffizienz von Generatoren, insbesondere Mikrogeneratoren |
RU152096U1 (ru) * | 2014-05-23 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" | Цифровой счетчик электрической энергии с дистанционным управлением |
GB2541431A (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-22 | Power Flow Energy Ltd | On-grid battery storage system |
RU2701103C1 (ru) * | 2018-07-16 | 2019-09-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" | Беспроводной контроллер датчиков |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101030711B (zh) | 微机保护测控装置 | |
CN104810923A (zh) | 基于iec61850规约的智能配用电集成一体化终端 | |
CN101335464A (zh) | 一种配电计量综合控制*** | |
CN102879661A (zh) | 一种配网自动化终端检测方法及*** | |
CN203405523U (zh) | 一种新型智能变电站手持式数字测试仪 | |
CN110058188A (zh) | 电能计量装置有源检测仪 | |
KR20120107689A (ko) | 검침 및 원격제어가 가능한 전력선통신용 지능형 콘센트 | |
RU216062U1 (ru) | Контроллер присоединения объектов микрогенерации к распределительной сети | |
CN212435433U (zh) | 一种智能用电监控装置 | |
CN202093088U (zh) | 一种电力参数测量装置 | |
IE20000923A1 (en) | Real time flow monitoring | |
Huda et al. | Automatic transfer switch design utilizing NodeMCU ESP8266 based on internet of things (IoT) | |
CN111122968A (zh) | 一种电力数据及电能质量实时计量监测***及方法 | |
CN116223871A (zh) | 一种不停电更换电能表计量装置及计量方法 | |
CN208350888U (zh) | 低压用电设备智能电量监测器 | |
CN210142168U (zh) | 一种剩余电流保护断路器老化测试机 | |
EP1102072A1 (en) | Real time flow monitoring | |
CN201528212U (zh) | 柴油机组功率分配器 | |
RU161591U1 (ru) | Устройство для контроля качества электроэнергии | |
KR101008352B1 (ko) | 전기에너지 자동절감 모니터링장치 | |
CN202856461U (zh) | 智能控制配电装置 | |
Folea et al. | Power quality measurement system using FPGAs | |
CN208736931U (zh) | 一种脱网泄能型电能表 | |
CN207559690U (zh) | 一种集成电能质量监测的智能开关控制器 | |
CN209117849U (zh) | 一种采集设备检测装置 |