RU2484571C1 - Electric energy transmission system - Google Patents
Electric energy transmission system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484571C1 RU2484571C1 RU2011154308/07A RU2011154308A RU2484571C1 RU 2484571 C1 RU2484571 C1 RU 2484571C1 RU 2011154308/07 A RU2011154308/07 A RU 2011154308/07A RU 2011154308 A RU2011154308 A RU 2011154308A RU 2484571 C1 RU2484571 C1 RU 2484571C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- backup
- line
- load
- electric energy
- lines
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области передачи и распределения электрической энергии и может быть использовано для распределительных сетей напряжением 10-220 кВ.The invention relates to the field of transmission and distribution of electrical energy and can be used for distribution networks with a voltage of 10-220 kV.
Практическая необходимость в использовании предлагаемого решения заключается в потребности полной автоматизации, самоорганизации и адаптации к режимам работы электрической сети, соответствующих принципам построения сетей Smart Grid. Важнейшим фактором снижения стоимости выпускаемого оборудования и его эксплуатационных расходов является унификация. Кроме того, увеличение уровня надежности систем электроснабжения является актуальным для городских и промышленных сетей. Известные способы передачи не в полной мере удовлетворяют возрастающие требования.The practical need to use the proposed solution lies in the need for full automation, self-organization and adaptation to the operating modes of the electric network, corresponding to the principles of building Smart Grid networks. The most important factor in reducing the cost of manufactured equipment and its operating costs is unification. In addition, increasing the reliability level of power supply systems is relevant for urban and industrial networks. Known transmission methods do not fully satisfy the increasing requirements.
Известны кольцевые схемы электроснабжения (http://www.powergrids.ru/content/view/13/43/), применяемые для электроприемников второй и третьей категорий надежности электроснабжения (Фиг. 1). При повреждении любой из распределительных линий электроснабжение электроприемников восстанавливают ручным отключением поврежденной линии и включением резервной.Known ring power supply schemes (http://www.powergrids.ru/content/view/13/43/) used for power receivers of the second and third categories of reliability of power supply (Fig. 1). If any of the distribution lines is damaged, the power supply to the electrical receivers is restored by manually turning off the damaged line and turning on the backup one.
На Фиг.1 обозначены: РП1, РП2 - распределительные пункты, ТП1, ТП2, ТП3, ТП4 - трансформаторные подстанции.In figure 1 are indicated: RP1, RP2 - distribution points, TP1, TP2, TP3, TP4 - transformer substations.
В кольцевой схеме электроснабжения имеются места деления (разрывы) сети, в которых постоянно отключены разъединители или выключатели.In the ring power supply circuit there are network divisions (breaks) in which disconnectors or switches are constantly disconnected.
Разъединители или выключатели в месте деления сети включают при необходимости подачи электроэнергии от резервной линии в случае повреждения основной линии или отключения ее для производства на ней работ.Disconnectors or switches at the point of dividing the network include, if necessary, the supply of electricity from the backup line in case of damage to the main line or disconnecting it for work on it.
Перерыв в электроснабжении при этой схеме допускается на время, необходимое для отключения поврежденного участка и производства переключений (примерно 2 ч.).An interruption in power supply under this scheme is allowed for the time necessary to turn off the damaged area and perform switching (about 2 hours).
Более надежными схемами электроснабжения электроприемников являются схемы, в которых предусматривается параллельная работа питающих линий или автоматическое включение резервного питания (АВР) (Фиг.2).More reliable power supply circuits for power consumers are circuits that provide for parallel operation of the supply lines or automatic inclusion of backup power (ATS) (Figure 2).
На Фиг.2 обозначены: ИП1, ИП2 - источники питания, РП - распределительный пункт, ТП1, ТП2 - трансформаторные подстанции.Figure 2 marked: IP1, IP2 - power sources, RP - distribution point, TP1, TP2 - transformer substations.
ABP является методом релейной защиты, который служит для обеспечения надежной работы сети электропитания. АВР призвана создать возможность подключения резервных источников питания при аварии в основной системе электроснабжения. Переключение на резервный источник питания и отключение поврежденного участка происходит в диапазоне от 0,3 до 0,8 секунд.ABP is a relay protection method that serves to ensure reliable operation of the power supply network. The ABP is designed to create the ability to connect redundant power supplies during an accident in the main power supply system. Switching to the backup power source and disconnecting the damaged area occurs in the range from 0.3 to 0.8 seconds.
Зачастую взаиморезервируемые линии электропередач прокладываются в параллельно идущих траншеях или даже в одной траншее с несгораемой перегородкой (кабельные линии) или подвешиваются на одну опору (воздушные линии). Тем самым, при определенных обстоятельствах, возможна потеря обеих взаиморезервируемых линий. Например: обрушение опоры с двухцепной воздушной линией при сильном гололеде; механические повреждения траншеи с двумя взаиморезервируемыми кабельными линиями при проведении земляных работ и т.п.Often, mutually redundant power lines are laid in parallel trenches or even in the same trench with a fireproof partition (cable lines) or suspended on one support (overhead lines). Thus, under certain circumstances, the loss of both mutually redundant lines is possible. For example: collapse of a support with a double-chain air line with strong ice; mechanical damage to the trench with two interconnected cable lines during earthwork, etc.
Опыт эксплуатации распределительных сетей 6-10 кВ, а также последствия известных аварий показывают, что существующая конфигурация сети 6-10 кВ не может удовлетворять растущим требованиям к надежности, предъявляемым городским и промышленным сетям.Operating experience of distribution networks of 6-10 kV, as well as the consequences of known accidents show that the existing configuration of a 6-10 kV network cannot satisfy the growing reliability requirements of urban and industrial networks.
Недостатки существующих распределительных сетей:Disadvantages of existing distribution networks:
- в существующих распределительных сетях нет такого понятия, как «самозаживающая» сеть. Если есть отказ питающей линии электропередачи 6-10 кВ при условии, что они имеют тенденцию работать на радиальной основе (по большей части), есть неизбежный перерыв в электроснабжении;- in existing distribution networks there is no such thing as a “self-healing” network. If there is a failure of the power supply line of 6-10 kV, provided that they tend to work on a radial basis (for the most part), there is an inevitable interruption in power supply;
- высоки потери электроэнергии (до 16%);- electricity losses are high (up to 16%);
- отставание сетевой инфраструктуры от потребности в электрической энергии и мощности;- the lag of network infrastructure from the need for electric energy and power;
- конфигурация распределительных сетей не позволяет осуществить принцип распределенной генерации;- the distribution network configuration does not allow the principle of distributed generation to be implemented;
- невозможно реализовать автоматическое управление распределением и потреблением ресурсов электроэнергии на всех уровнях напряжения.- it is impossible to implement automatic control of the distribution and consumption of electricity resources at all voltage levels.
Известен способ распределения электроэнергии и устройство для его осуществления (пат. РФ №2036503, G05B 19/18, H02J 4/00, опубл. 27.05.1995.) Способ заключается в формировании сигналов управления, которые объединяют в мультиплексные сигналы с использованием временного разделения каналов. Здесь речь идет об управлении распределением электроэнергии и патент не касается топологии сети.A known method of distributing electricity and a device for its implementation (US Pat. RF No. 2036503, G05B 19/18,
В качестве прототипа принята система для реализации способа передачи электрической энергии по патенту РФ №2337451, H02J 3/00, опубл. 27.10.2008, содержащая передающую подстанцию, высоковольтный выключатель, выключатель отходящей линии, линию электропередачи с трехфазными кабелями, трансформаторную подстанцию, распределительную сеть, между выключателем отходящей линии и трансформаторной подстанцией включены две трехфазные вентильные группы с взаимно противоположными направлениями электропроводности, в трансформаторной подстанции установлен понижающий трансформатор с расщепленными первичными обмотками, соединенными по схеме «звезда», нейтрали которых соединены между собой, вентильные группы соединены двумя трехфазными кабелями с первичными обмотками понижающего трансформатора.As a prototype, a system has been adopted for implementing the method of transmitting electric energy according to the patent of the Russian Federation No. 2337451,
В этом решении ставится задача снижения величины токов короткого замыкания и снижения требований к выключателям по отключающей способности, удешевления распределительных устройств, уменьшения суммарного сечения питающих токоведущих проводников (проводов, кабелей), снижения потерь электроэнергии, напряжения и мощности.In this solution, the task is to reduce the value of short-circuit currents and reduce the requirements for circuit breakers in terms of breaking capacity, reduce the cost of switchgear, reduce the total cross-section of supplying current-carrying conductors (wires, cables), reduce losses of electricity, voltage and power.
Однако недостаточна эффективность и надежность работы из-за неравномерной загрузки сети и из-за хаотичного расположения потребителей, их удаленности от подстанции.However, the efficiency and reliability of the work is insufficient due to uneven network load and due to the chaotic location of consumers, their remoteness from the substation.
Решается задача создания более эффективной системы передачи электрической энергии.The task of creating a more efficient transmission system of electric energy is being solved.
Технический результат - повышение надежности работы системы за счет осуществления принципа распределенной генерации электрической энергии (равномерная загрузка сети, приближение потребителей к источникам питания), создание равномерно распределенных узлов потребления электрической энергии, соединенных между собой равномерно загруженными линиями электропередачи (кабелями одинакового сечения).The technical result is to increase the reliability of the system by implementing the principle of distributed generation of electrical energy (uniform load of the network, the proximity of consumers to power sources), the creation of evenly distributed nodes for the consumption of electrical energy, interconnected by uniformly loaded power lines (cables of the same cross section).
Этот технический результат достигается тем, что в системе передачи электрической энергии, содержащей передающую подстанцию, линию электропередачи, кабельную распределительную сеть к нагрузкам, выключатели, трансформаторы, распределительная сеть выполнена в виде связанных шестиугольников, в вершинах которых расположены узлы нагрузки, каждый из них имеет питающую, транзитную и резервную линии с возможностью их взаимозаменяемости, каждая из линий через развилку из двух выключателей, рабочего и резервного, подключена к рабочей и резервной системам шин, последние соединены между собой секционным выключателем, к рабочей системе шин подключены потребительские линии через выключатели, в каждом узле нагрузки установлен интегрированный модуль управления; к рабочей системе шин может быть подключен генератор; система выполнена многоуровневой, узлы нагрузки разных уровней соединены между собой трансформаторными связями.This technical result is achieved in that in an electric power transmission system comprising a transmission substation, a power line, a cable distribution network to loads, switches, transformers, a distribution network is made in the form of connected hexagons, at the tops of which load nodes are located, each of them has a power supply , transit and backup lines with the possibility of their interchangeability, each of the lines through a fork of two switches, a working and a backup, is connected to a working and a backup second bus systems, the latter are interconnected section switch, to the working system bus connected consumer line via switches, integrated control module is installed in each node of the load; a generator can be connected to the bus system; the system is multilevel, load nodes of different levels are interconnected by transformer links.
Потребители питаются от ближних узлов короткой сети, при этом снижаются потери напряжения и мощности. Выход из строя одного или даже нескольких узлов нагрузки не приведет к разрушению сети благодаря жесткой связи всех узлов. При потере питающей линии (обрыв, авария) сеть обеспечит питание узла по одной из двух оставшихся линий, изменяя их предыдущее состояние в автоматическом режиме, сеть найдет оптимальный из возможных путей доставки электрической энергии потребителям. Организация уровней позволяет расширить площадь обслуживаемой территории.Consumers are powered by the near nodes of the short network, while reducing voltage and power losses. The failure of one or even several load nodes will not lead to the destruction of the network due to the rigid connection of all nodes. If the supply line is lost (breakage, accident), the network will provide power to the node along one of the two remaining lines, changing their previous state in automatic mode, the network will find the optimal way of delivering electric energy to consumers. The organization of levels allows you to expand the area served area.
Система передачи электрической энергии приведена на чертежах:The electric power transmission system is shown in the drawings:
на Фиг.3 - принцип формирования сети,figure 3 - the principle of network formation,
на Фиг.4 - узел нагрузки,figure 4 - node load
на Фиг.5 - пространственное представление двухуровневой распределительной сети,figure 5 is a spatial representation of a two-level distribution network,
на Фиг.6 - схема узла нагрузки.6 is a diagram of the load node.
Система передачи электрической энергии включает передающую подстанцию, линию электропередачи (на чертеже не показаны).The electric power transmission system includes a transmission substation, a power line (not shown in the drawing).
На Фиг.3 позицией 1 обозначена распределенная электрическая сеть, имеющая конфигурацию связанных шестиугольников 2 (образующих соты), в вершинах которых располагаются узлы нагрузки 3. Шестиугольники 2 не обязательно должны иметь правильную форму. Расстояние (плечо) между узлами нагрузки 3 определяется плотностью нагрузок. Каждый узел нагрузки 3 имеет питающую 4, транзитную 5 и резервную 6 линии. Стрелками обозначен поток мощности. Распределительная сеть является инвариантной. Питающая линия может стать при необходимости транзитной или резервной, транзитная - питающей, резервная - транзитной, т.е возможна переконфигурация узла и изменение потоков мощности в сети в зависимости от той или иной ситуации.3,
На Фиг.5 позицией 7 обозначена сеть первого уровня, где расположены узлы нагрузки, представляющие собой распределительные пункты на 10-20 кВ, 8 - сеть второго уровня, где расположены узлы нагрузки на 110-220 кВ. в третьем уровне (на чертеже не показан) - узлы нагрузки, представляющие собой распределительные пункты на 220 кВ и выше. Узлы нагрузки разных уровней связаны между собой трансформаторными связями 9. Позицией 10 обозначены потребительские линии, позицией 11 - генераторные установки.5,
На Фиг.6 каждая из линий 4, 5, 6 через развилку из двух выключателей 12, 13 - резервного и рабочего подключена к рабочей и резервной системам шин 14, 15. Системы шин 14, 15 соединены между собой секционным выключателем 16. К рабочей системе шин 14 подключены потребительские выключатели 17. Для преобразования напряжения и тока до значений, удобных для измерения, используются трансформаторы напряжения 18 и трансформаторы тока 19. В каждом узле нагрузки 3 установлен интегрированный модуль управления (ИМУ) 20, представляющий собой промышленный контроллер, анализирующий входящие сигналы от вторичных сетей (трансформаторов тока, трансформаторов напряжения и пр.), выключателей и выдающий соответствующие команды управления. Он может осуществлять также релейную защиту узла нагрузки, автоматизированный учет электроэнергии. Однако эти вопросы не являются предметом настоящей заявки.6, each of the
К рабочей системе шин 14 с использованием выключателя 21 подключен генератор 22. Генераторы могут быть установлены в отдельных узлах нагрузки и могут быть выполнены как на традиционном топливе (газ, уголь, мазут), так и на возобновляемых источниках энергии (солнечные, ветровые и т.п.) В результате снизятся потери электрической энергии, т.к. источник энергии будет находиться ближе к потребителю.A generator 22 is connected to the working bus system 14 using a switch 21. The generators can be installed in separate load nodes and can be performed both on traditional fuel (gas, coal, fuel oil), and on renewable energy sources (solar, wind, etc.). n.) As a result, the loss of electric energy will decrease, because the energy source will be closer to the consumer.
В системе использованы типовые узлы и устройства. Оборудование в них комплектное, унифицированное, что упрощает изготовление, монтаж и наладку.The system uses typical nodes and devices. The equipment in them is complete, unified, which simplifies the manufacture, installation and commissioning.
Система передачи электроэнергии работает следующим образом. Электрическую энергию передают через линию электропередачи, по кабелям одинакового сечения распределительных сетей - к узлам нагрузки 3. Все узлы нагрузки 3 находятся под напряжением, т.е. каждый узел может быть источником электроэнергии для потребителей. Работа узла нагрузки 3 может быть показана на примере. Питание осуществляется от линии 4, транзит происходит по линии 5, линия 6 находится в резервном состоянии. Выключатель 12 линии 4 отключен, выключатель 13 линии 4 включен. Выключатель 12 линии 5 отключен, выключатель 13 линии 5 включен. Выключатель 12 линии 6 включен, выключатель 13 линии 6 отключен. Секционный выключатель 16 отключен. При этом потребители получают электроэнергию с рабочей системы шин 14. При выходе из строя линии 4 отключается выключатель 13 линии 4. Включается секционный выключатель 16, и потребители питаются через резервную систему шин 15.The power transmission system operates as follows. Electric energy is transmitted via a power line, through cables of the same cross-section of distribution networks to load
Узел нагрузки продолжает работать. На линии 4 в это время ликвидируют аварию, а питание осуществляется по линии 6.The load node continues to operate. On
Генератор 22 может работать как в штатном режиме, так и при возникновении дефицита мощности.The generator 22 can operate both in normal mode and in the event of a power shortage.
Таким образом, при реализации предлагаемого изобретения достигаются следующие результаты: существенное увеличение надежности и экономической эффективности функционирования ЕЭС России; улучшение качества обслуживания потребителей электроэнергии при удешевлении поставляемой электроэнергии.Thus, when implementing the invention, the following results are achieved: a significant increase in the reliability and economic efficiency of the functioning of the UES of Russia; improving the quality of service to consumers of electricity while reducing the cost of electricity supplied.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011154308/07A RU2484571C1 (en) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | Electric energy transmission system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011154308/07A RU2484571C1 (en) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | Electric energy transmission system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2484571C1 true RU2484571C1 (en) | 2013-06-10 |
Family
ID=48785869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011154308/07A RU2484571C1 (en) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | Electric energy transmission system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2484571C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2548569C1 (en) * | 2013-12-25 | 2015-04-20 | Юрий Владимирович Безруков | Electric distributing network |
RU2554098C1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-06-27 | Открытое акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Центра и Приволжья" | Electric distributing network |
RU2565065C2 (en) * | 2014-02-20 | 2015-10-20 | Роберт Султанович Ахметшин | 110 kv (and higher) switching device |
RU2678429C2 (en) * | 2014-12-11 | 2019-01-29 | Нр Электрик Ко., Лтд. | Method for inhibiting multiple converter stations into passive control mode in island state |
RU2713447C1 (en) * | 2019-06-04 | 2020-02-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Open distribution device of electric station with two units of generator-transformer and three lines |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1112483A1 (en) * | 1983-03-28 | 1984-09-07 | Potapov Yurij V | A.c. electric network |
RU2166225C1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-04-27 | Потапов Юрий Васильевич | Ac power network |
US6571152B1 (en) * | 1997-02-24 | 2003-05-27 | Hitachi, Ltd. | Creation method and apparatus of network configuration for power system |
RU2337451C1 (en) * | 2007-07-31 | 2008-10-27 | ЗАО "Научно-промышленное объединение "ПРОМЭНЕРГО" | Method of ac three-phase voltage power transmission and system for its implementation |
-
2011
- 2011-12-28 RU RU2011154308/07A patent/RU2484571C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1112483A1 (en) * | 1983-03-28 | 1984-09-07 | Potapov Yurij V | A.c. electric network |
US6571152B1 (en) * | 1997-02-24 | 2003-05-27 | Hitachi, Ltd. | Creation method and apparatus of network configuration for power system |
RU2166225C1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-04-27 | Потапов Юрий Васильевич | Ac power network |
RU2337451C1 (en) * | 2007-07-31 | 2008-10-27 | ЗАО "Научно-промышленное объединение "ПРОМЭНЕРГО" | Method of ac three-phase voltage power transmission and system for its implementation |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2548569C1 (en) * | 2013-12-25 | 2015-04-20 | Юрий Владимирович Безруков | Electric distributing network |
RU2554098C1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-06-27 | Открытое акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Центра и Приволжья" | Electric distributing network |
RU2565065C2 (en) * | 2014-02-20 | 2015-10-20 | Роберт Султанович Ахметшин | 110 kv (and higher) switching device |
RU2678429C2 (en) * | 2014-12-11 | 2019-01-29 | Нр Электрик Ко., Лтд. | Method for inhibiting multiple converter stations into passive control mode in island state |
RU2713447C1 (en) * | 2019-06-04 | 2020-02-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Open distribution device of electric station with two units of generator-transformer and three lines |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11362525B2 (en) | Full direct-current boost/buck power transmission system and method | |
Saeedifard et al. | DC power systems: Challenges and opportunities | |
US9197069B2 (en) | Power transmission systems | |
KR100975482B1 (en) | Method and apparatus for improving ?? transmission system dispatchability, system stability and power flow controllability using ?? transmission systems | |
Rudervall et al. | High voltage direct current (HVDC) transmission systems technology review paper | |
EP2810353B1 (en) | Dc connection scheme for windfarm with internal mvdc collection grid | |
Sarabia | Impact of distributed generation on distribution system | |
US20120019203A1 (en) | Energy storage and vehicle charging system and method of operation | |
RU2484571C1 (en) | Electric energy transmission system | |
CN101297456A (en) | A converter station | |
CN112005460A (en) | Power supply equipment | |
Bakhteev et al. | The improving efficiency of electric receivers on the industrial enterprises in case of short-term power outages | |
Clerici et al. | MVDC multi-terminal grids: a valid support for distribution grids improvement | |
CN102208811B (en) | Wiring structure of distribution network containing microgrid | |
Aljohani et al. | The operation of the GCCIA HVDC project and its potential impacts on the electric power systems of the region | |
JP2011062067A (en) | Dc power distribution system | |
Emhemed et al. | Protection analysis for plant rating and power quality issues in LVDC distribution power systems | |
JP2014168346A (en) | Single-phase three-wire power supply system | |
RU118133U1 (en) | ELECTRIC POWER TRANSMISSION SYSTEM | |
JP2012196118A (en) | Power generation system | |
EP2999077A1 (en) | An energy management device and an electrical installation | |
Saitoh et al. | A proposal of emergency microgrid operation of distribution systems after large scale disasters | |
RU2475918C1 (en) | Method to transmit electric energy | |
Makkieh et al. | DC Networks on the distribution level–New trend or Vision? | |
Guardiola et al. | The why of adaptive protections in modern electrical networks |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151229 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180111 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181229 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20191111 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201229 |