RU2755585C1 - Apparatus for controlling an overhead power transmission line disconnector with a remote control function - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical equipment.

SUBSTANCE: invention relates to electrical equipment, in particular to apparatuses intended for providing the operation of high-voltage overhead power transmission lines. The technical result is achieved by the fact that the remote-controlled apparatus for controlling a power transmission line disconnector, containing a drive control module including a controller of the electric drive of the mechanical power transmission line disconnector, a microprocessor information collection and transmission controller, a manual control element unit, a system status display unit and a unit for receiving and transmitting control commands via a GSM wireless communication channel, as well as external sensors of the emergency process on the line, including a microprocessor control unit, a current sensor, a voltage sensor and a battery power supply unit, is characterised by the fact that the microprocessor information collection and transmission controller and the manual control element unit are connected with the controller of the electric drive of the disconnector through a unit for blocking disconnection under load.

EFFECT: increasing the operating life of overhead power transmission line disconnectors.

1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, предназначенным для обеспечения эксплуатации воздушных линий электропередачи высокого напряжения.The proposed invention relates to electrical engineering, namely to devices designed to ensure the operation of high voltage overhead power lines.

В процессе эксплуатации воздушных линий электропередачи часто возникает необходимость в отключении и подключении различных участков и ответвлений линии, например для обслуживания или замены электротехнического оборудования.During the operation of overhead power lines, it is often necessary to disconnect and connect various sections and branches of the line, for example, for maintenance or replacement of electrical equipment.

Также возможность секционирования протяженных воздушных линий электропередачи облегчает задачи поиска мест возникновения аварийных процессов, таких как различные виды коротких замыканий, и последующего их устранения. Точная информация о виде аварии и направлении, на котором она произошла, позволяет значительно снизить трудовые и временные затраты, необходимые для обслуживания воздушных линий электропередачи.Also, the possibility of sectioning long overhead power lines facilitates the search for places of occurrence of emergency processes, such as various types of short circuits, and their subsequent elimination. Accurate information about the type of accident and the direction in which it occurred can significantly reduce the labor and time required to maintain overhead power lines.

В настоящее время известен ряд электротехнических устройств (разъединителей), которые позволяют производить отключение и подключение участков воздушных линий электропередачи посредством ручного или автоматического привода.Currently, a number of electrical devices (disconnectors) are known that allow disconnecting and connecting sections of overhead power lines by means of a manual or automatic drive.

Следует отметить, что предпочтительно обеспечить процесс включения и отключения устройства в момент, когда линия обесточена. Блокирование отключения под током необходимо ввиду отсутствия у выпускающихся промышленностью в настоящее время разъединителей дугогасящей системы, соответственно, изготовители гарантируют длительный срок службы разъединителей только при отключении тока не более 1-2 А, то есть тока воздушной линии на холостом ходу и тока намагничивания трансформаторов в трансформаторной подстанции. Блокирование включения под напряжением необходимо ввиду относительно медленного перемещения подвижного контакта разъединителя при включении. Соответственно, при включении под напряжением есть опасность обгорания контактов разъединителя по причине коммутации толчкового тока нагрузки. Эти факторы резко снижают срок службы механических исполнительных механизмов разъединителей воздушных линий.It should be noted that it is preferable to provide a process for turning on and off the device at the moment when the line is de-energized. Blocking of disconnection under current is necessary due to the absence of an arc suppression system in the currently manufactured disconnectors, respectively, the manufacturers guarantee a long service life of disconnectors only when the current is disconnected no more than 1-2 A, that is, the overhead line current at no load and the magnetizing current of the transformers in the transformer substations. Blocking of energized closing is necessary due to the relatively slow movement of the movable contact of the disconnector when closing. Accordingly, when switched on under voltage, there is a danger of burning the disconnector contacts due to the switching of the impulse current of the load. These factors drastically reduce the service life of the mechanical operating mechanisms of overhead line disconnectors.

Известно устройство определения короткого замыкания и защитного отключения воздушных линий электропередачи (патент РФ №2616073, МПК G01R 31/02, опубликовано 12.04.2017), содержащее элемент, обеспечивающий отключение линий электропередачи и связанный с ним датчик тока короткого замыкания, отличающееся тем, что элемент, обеспечивающий отключение линии электропередачи выполнен в виде разъединителя открытого типа и установлен на одной опоре вместе с датчиком тока, вход которого электрически соединен с проводом линии электропередачи, а выход с микропроцессором модуля фиксации, установленного на этой же опоре, снабженного светодиодным дисплеем и связанного управляющей связью с модулем управления, связанного управляющей связью с двигательным приводом разъединителя.Known device for detecting short circuit and protective shutdown of overhead power lines (RF patent No. 2616073, IPC G01R 31/02, published on 12.04.2017), containing an element that provides disconnection of power lines and an associated short-circuit current sensor, characterized in that the element , providing disconnection of the power line is made in the form of an open-type disconnector and is installed on one support together with a current sensor, the input of which is electrically connected to the power line wire, and the output with a microprocessor of the fixation module installed on the same support, equipped with an LED display and connected by control communication with a control module connected by control communication with the motor drive of the disconnector.

Недостатками предложенного устройства является то, что данное устройство конструктивно предназначено для контроля и управления одной фазой линии электропередачи, соответственно для использования на стандартной трехфазной линии электропередачи потребуется три таких устройства, что усложняет и удорожает построение системы мониторинга сети. Отсутствие беспроводных каналов связи между устройством и пультом диспетчера сильно ограничивает радиус применения предложенного устройства, также не решена задача безтокового включения и отключения соединителя.The disadvantages of the proposed device are that this device is structurally intended to monitor and control one phase of the power transmission line, respectively, for use on a standard three-phase power transmission line, three such devices will be required, which complicates and increases the cost of building a network monitoring system. The lack of wireless communication channels between the device and the dispatcher's console severely limits the range of application of the proposed device, and the problem of currentless switching on and off of the connector has not been solved either.

За прототип предлагаемого изобретения принято известное интеллектуальное устройство для обеспечения эксплуатации воздушных линий электропередачи (патент РФ №2707386, МПК G01R 31/02, опубликовано 26.11.2019), включающее в себя закрепляемые на опоре воздушной линии электропередачи механический разъединитель линии с управляющим приводом, оснащенным электрическим исполнительным механизмом, и блок управления приводом, содержащий устройство для приема и передачи информации о состоянии системы на диспетчерский пункт и устройство индикации состояния системы, при этом управление механическим разъединителем линии может осуществляться дистанционно посредством передачи управляющих команд по каналу беспроводной связи стандарта GSM, блок управления приводом содержит контроллер электрического исполнительного механизма, микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации, включающий модуль ближней радиосвязи, блок управляющих элементов, блок индикаторов состояния системы дистанционного секционирования воздушных линий и блок приема-передачи информации по каналу беспроводной связи стандарта GSM, при этом микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации посредством модуля ближней радиосвязи связан с по меньшей мере тремя идентичными внешними датчиками аварийного процесса на линии, каждый из которых размещен непосредственно на проводе воздушной линии электропередачи и содержит размещенные в корпусе датчик тока, датчик напряжения, батарейный блок питания, и микропроцессорный управляющий блок, сравнивающий полученные значения тока и напряжения со значениями уставок тока короткого замыкания, включающий модуль ближней радиосвязи и индикаторный модуль.For the prototype of the proposed invention, a well-known intelligent device for ensuring the operation of overhead power transmission lines (RF patent No. actuator, and a drive control unit containing a device for receiving and transmitting information about the state of the system to the control center and a device for indicating the state of the system, while the mechanical line disconnector can be controlled remotely by transmitting control commands via a wireless communication channel of the GSM standard, a drive control unit contains a controller for an electric actuator, a microprocessor-based controller for collecting and transmitting information, including a short-range radio communication module, a block of control elements, a block of indicators for the status of a remote sectioning system overhead lines and a unit for receiving and transmitting information via a wireless communication channel of the GSM standard, while a microprocessor-based controller for collecting and transmitting information through a short-range radio communication module is connected to at least three identical external sensors of an emergency process on the line, each of which is located directly on the air line power transmission lines and contains a current sensor, a voltage sensor, a battery power supply, and a microprocessor-based control unit, which compares the obtained current and voltage values with the values of the short-circuit current settings, located in the housing, including a short-range radio communication module and an indicator module.

Предлагаемое устройство при всех своих положительных конструктивных решениях, не позволяет осуществить автоматическую блокировку разъединителя сети, и таким образом исключить коммутацию при высоких значениях тока и напряжения в линии.The proposed device, with all its positive design solutions, does not allow automatic blocking of the mains disconnector, and thus exclude switching at high values of current and voltage in the line.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение срока службы разъединителей воздушных линий электропередачи.The technical result of the proposed invention is to increase the service life of disconnectors of overhead power lines.

Технический результат достигается тем, что предлагается устройство управления разъединителем воздушных линий электропередачи с функцией дистанционного управления, содержащее модуль управления приводом, включающий в себя контроллер электрического привода механического разъединителя воздушных линий электропередачи, микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации, блок элементов ручного управления, блок индикации состояния системы и блок приема-передачи управляющих команд по каналу беспроводной связи стандарта GSM, а также внешние датчики аварийного процесса на линии, каждый из которых включает микропроцессорный управляющий блок, датчик тока, датчик напряжения и батарейный блок питания, при этом микропроцессорный контроллер сбора, обработки и передачи информации и блок элементов ручного управления связаны с контроллером электрического привода разъединителя через блок блокировки отключения под нагрузкой.The technical result is achieved by the fact that a control device for a disconnector of overhead power lines with a remote control function is proposed, comprising a drive control module, which includes an electric drive controller for a mechanical disconnector of overhead power lines, a microprocessor controller for collecting and transmitting information, a block of manual control elements, a state indication unit systems and a unit for receiving and transmitting control commands via a wireless communication channel of the GSM standard, as well as external sensors for an emergency process on the line, each of which includes a microprocessor control unit, a current sensor, a voltage sensor and a battery pack, while a microprocessor controller for collecting, processing and information transmission and the block of manual control elements are connected to the controller of the electric drive of the disconnector through the blocking blocking of disconnection under load.

Все компоненты предлагаемого устройства управления разъединителем воздушных линий с функцией дистанционного управления размещаются на базе одной опоры воздушной линии электропередачи, на которой уже смонтирован разъединитель воздушной линии рубящего или качающегося типа. При построении разветвленных систем для облуживания линий со сложной структурой используется необходимое количество устройств. При этом каждое из устройств работает независимо друг от друга, непосредственно взаимодействуя с пультом управления диспетчера через канал беспроводной связи стандарта GSM, что повышает надежность функционирования систем мониторинга и обслуживания воздушных линий электропередачи в целом.All components of the proposed control device for the disconnector of overhead lines with a remote control function are located on the basis of one support of the overhead power transmission line, on which a chopping or swinging type disconnector for the overhead line is already mounted. When building branched systems for servicing lines with a complex structure, the required number of devices is used. At the same time, each of the devices works independently of each other, directly interacting with the dispatcher's control panel through a wireless communication channel of the GSM standard, which increases the reliability of the monitoring systems and maintenance of overhead power lines in general.

Использование беспроводной связи стандарта GSM для обмена информацией между устройства управления разъединителем воздушных линий с функцией дистанционного управления и пультом управления диспетчера полностью устраняет все ограничения по дальности размещения предлагаемого устройства. Блок управляющих элементов, который входит в состав модуля управления приводом позволяет в оперативном режиме осуществлять управление предлагаемым устройством при осуществлении работ непосредственно на линии электропередачи.The use of wireless communication of the GSM standard for the exchange of information between the control device for the disconnector of overhead lines with a remote control function and the dispatcher's control panel completely eliminates all restrictions on the range of the proposed device. The block of control elements, which is part of the drive control module, makes it possible to control the proposed device in real-time mode when carrying out work directly on the power line.

Блок блокировки отключения под нагрузкой обеспечивает безопасное и безаварийное управление разъединителем как вручную, с помощью блока элементов ручного управления, так и дистанционно, с диспетчерского центра.The on-load disconnect blocking block provides safe and trouble-free operation of the disconnector both manually, using the manual control element block, and remotely, from the control center.

Три внешних датчика аварийного процесса на линии размещаются непосредственно на проводах воздушной линии электропередачи, по одному датчику на каждой фазе, в непосредственной близости от блока управления приводом. Каждый из датчиков содержит размещенные в корпусе датчик тока, датчик напряжения, батарейный блок питания, и микропроцессорный управляющий блок, включающий модуль ближней радиосвязи и индикаторный модуль. По результатам непрерывного замера величин тока и напряжения, и после сравнения их значений с уставками тока короткого замыкания, внешний датчик предает на блок управления приводом информацию о состоянии контролируемой линии электропередачи, что повышает точность определения вида и направления аварии на линии. Вследствие использования ближней радиосвязи, например стандарта Bluetooth, датчики могут быть расположены на удалении до 10 м от опоры воздушной линии электропередачи. Внешние датчики аварийного процесса на линии могут закрепляться на кабеле посредством быстросъемного соединения, выполненного в виде зажима. Индикаторный модуль внешнего датчика аварийного процесса на линии выполнен в виде светодиодного индикатора, который позволяет визуально определить текущий режим работы датчика, а также наличие и тип аварии.Three external line emergency sensors are located directly on the overhead power line wires, one sensor per phase, in close proximity to the drive control unit. Each of the sensors contains a current sensor, a voltage sensor, a battery power supply, and a microprocessor control unit, which includes a short-range radio communication module and an indicator module, located in the housing. Based on the results of continuous measurement of the current and voltage values, and after comparing their values with the short-circuit current settings, the external sensor transmits information about the state of the monitored power transmission line to the drive control unit, which increases the accuracy of determining the type and direction of an accident on the line. Due to the use of short-range radio communication, for example, the Bluetooth standard, the sensors can be located at a distance of up to 10 m from the overhead power line tower. External sensors of the emergency process on the line can be fixed on the cable by means of a quick-detachable connection made in the form of a clamp. The indicator module of the external sensor of an emergency process on the line is made in the form of an LED indicator that allows you to visually determine the current operating mode of the sensor, as well as the presence and type of an alarm.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами:The proposed invention is illustrated by drawings:

На Фиг. 1 показана структурная схема модуля управления приводом предлагаемого устройства управления разъединителем воздушных линий с функцией дистанционного управления, и внешнего датчика аварийного процесса на линии, которые связаны между собой посредством ближней радиосвязи.FIG. 1 shows a block diagram of a drive control module of the proposed control device for a disconnector of overhead lines with a remote control function, and an external sensor for an emergency process on the line, which are interconnected by means of short-range radio communication.

На Фиг. 1 показаны следующие позиции:FIG. 1 shows the following positions:

1 - модуль управления приводом;1 - drive control module;

2 - внешний датчик аварийного процесса на линии;2 - external sensor of the emergency process on the line;

3 - микропроцессорный контроллер сбора, обработки и передачи информации;3 - microprocessor controller for collecting, processing and transmitting information;

4 - контроллер электрического привода разъединителя;4 - disconnector electric drive controller;

5 - блок беспроводной связи стандарта GSM;5 - wireless communication unit of GSM standard;

6 - блок блокировки отключения под нагрузкой;6 - blocking blocking shutdown under load;

7 - блок индикации состояния системы;7 - unit of indication of the state of the system;

8 - блок элементов ручного управления;8 - block of manual control elements;

9 - микропроцессорный управляющий блок;9 - microprocessor control unit;

10 - батарейный блок питания;10 - battery power supply;

11 - датчик тока;11 - current sensor;

12 - датчик напряжения.12 - voltage sensor.

Предлагаемое устройство управления разъединителем воздушных линий с функцией дистанционного управления работает следующим образом. В случае, если необходимо отключить участок линии электропередач для ремонта или обслуживания электротехнического оборудования, находящегося на контролируемом участке, с пульта диспетчера подается управляющая команда на отключение нужного участка линии. Команда подается посредством канала беспроводной связи стандарта GSM модуля управления приводом 1 и поступает через микропроцессорный контроллер сбора, обработки и передачи информации 3 в блок блокировки отключения под нагрузкой 6. При наличии в воздушной линии рабочих тока и напряжения, измеряемых датчиками тока 11 и датчиками напряжения 12 внешних датчиков аварийного процесса на линии 2, микропроцессорный контроллер сбора и обработки и передачи информации 3 выдает команду на блокирование контроллера электрического привода разъединителя 4 в блок блокировки отключения под нагрузкой 6. Таким образом управление электрическим приводом не возможно ни с блока элементов ручного управления 8, ни дистанционно. Соответственно при отсутствии в линии рабочего тока и напряжения, контроллер электрического привода разъединителя 4 разблокируется посредством блока блокировки отключения под нагрузкой 6. В данном состоянии контроллер электрического привода разъединителя 4 обрабатывает полученную команду и выдает нужное питающее напряжение на электрический исполнительный механизм разъединителя. Электрический исполнительный механизм перемещает привод механического разъединителя линии, и таким образом участок линии электропередач отключается. Блок индикации состояния системы 7 показывает соответствующую индикацию. В случае возникновения необходимости у персонала, работающего непосредственно на линии электропередач оперативно отключить или подключить участок линии, не задействуя при этом пульт диспетчера, это возможно сделать путем воздействия на блок элементов ручного управления 8, после чего, при условии отсутствия блокировки команды блоком блокировки отключения под нагрузкой 6, управляющий сигнал подается в контроллер электрического привода разъединителя 4, и далее происходит отключение или подключение участка линии.The proposed control device for the disconnector of overhead lines with a remote control function operates as follows. If it is necessary to disconnect a section of a power line for repair or maintenance of electrical equipment located in a controlled area, a control command is sent from the dispatcher's console to disconnect the desired section of the line. The command is sent through the GSM wireless communication channel of the drive control module 1 and is sent through the microprocessor controller for collecting, processing and transmitting information 3 to the blocking block for shutdown under load 6. In the presence of operating current and voltage in the overhead line, measured by current sensors 11 and voltage sensors 12 external sensors of the emergency process on line 2, the microprocessor controller for collecting and processing and transmitting information 3 issues a command to block the controller of the electric drive of the disconnector 4 to the blocking blocking of disconnection under load 6. Thus, the control of the electric drive is not possible either from the block of manual controls 8, nor remotely. Accordingly, in the absence of operating current and voltage in the line, the controller of the electric drive of the disconnector 4 is unlocked by means of the blocking block of disconnection under load 6. In this state, the controller of the electric drive of the disconnector 4 processes the received command and issues the required supply voltage to the electrical actuator of the disconnector. The electrical actuator moves the drive of the mechanical line disconnector and thus the power line section is shut off. The system status display unit 7 shows the corresponding display. If the need arises for personnel working directly on the power line to quickly disconnect or connect a section of the line without using the dispatcher's console, this can be done by acting on the block of manual control elements 8, after which, provided that the command is not blocked by the blocking block under load 6, the control signal is fed to the controller of the electrical drive of the disconnector 4, and then disconnection or connection of the line section takes place.

Три внешних датчика аварийного процесса на линии 2 устанавливаются и закрепляются непосредственно на проводах линии электропередачи с помощью быстросъемных зажимов. Питание каждого датчика осуществляется с помощью батарейного блока питания 10. Связь внешнего датчика аварийного процесса на линии 2 с модулем управления приводом 1 осуществляется по каналу ближней радиосвязи через модуль ближней радиосвязи, входящий в контроллер сбора и передачи информации 3 модуля управления приводом 2 и модуль ближней радиосвязи микропроцессорного управляющего блока 9. Датчики непрерывно ведут контроль за линией электропередачи с помощью датчиков тока 11 и датчиков напряжения 12. Значения с датчиков тока 11 и датчиков напряжения 12 обрабатываются микропроцессорным управляющим блоком 9, сравниваются со значениями уставок тока короткого замыкания, и затем через канал ближней радиосвязи данные о состоянии линии передаются в микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации 3 модуля управления приводом 1.Three external emergency sensors on line 2 are installed and secured directly to the power line wires using quick release clamps. Each sensor is powered by a battery pack 10. The external emergency sensor on line 2 communicates with the drive control module 1 via the short-range radio channel through the short-range radio communication module included in the data collection and transmission controller 3 of the drive control module 2 and the short-range radio communication module microprocessor control unit 9. Sensors continuously monitor the power line using current sensors 11 and voltage sensors 12. The values from the current sensors 11 and voltage sensors 12 are processed by the microprocessor control unit 9, compared with the values of the short-circuit current settings, and then through the short-circuit channel radio communication, data on the state of the line is transmitted to the microprocessor controller for collecting and transmitting information 3 of the drive control module 1.

В соответствии с предлагаемым изобретением был изготовлен опытный образец устройства управления разъединителем воздушных линий с функцией дистанционного управления, который с успехом прошел все испытания и показал высокую надежность при работе.In accordance with the proposed invention, a prototype of a control device for an overhead line disconnector with a remote control function was manufactured, which successfully passed all tests and showed high reliability during operation.

Таким образом, при реализации предлагаемого изобретения удалось получить устройство управления разъединителем воздушных линий с функцией дистанционного управления, позволяющее не только с высокой точностью определять наличие и тип аварийных процессов на линиях, но и значительно продлевать срок службы разъединителей воздушных линий электропередачи.Thus, during the implementation of the proposed invention, it was possible to obtain a control device for the disconnector of overhead lines with a remote control function, which allows not only to accurately determine the presence and type of emergency processes on the lines, but also significantly extend the service life of disconnectors of overhead power lines.

Claims (1)

Устройство управления разъединителем воздушных линий электропередачи с функцией дистанционного управления, содержащее модуль управления приводом, включающий в себя контроллер электрического привода механического разъединителя воздушных линий электропередачи, микропроцессорный контроллер сбора и передачи информации, блок элементов ручного управления, блок индикации состояния системы и блок приема-передачи управляющих команд по каналу беспроводной связи стандарта GSM, а также внешние датчики аварийного процесса на линии, каждый из которых включает микропроцессорный управляющий блок, датчик тока, датчик напряжения и батарейный блок питания, отличающееся тем, что микропроцессорный контроллер сбора, обработки и передачи информации и блок элементов ручного управления связаны с контроллером электрического привода разъединителя через блок блокировки отключения под нагрузкой.A control device for a disconnector of overhead power lines with a remote control function, containing a drive control module that includes an electric drive controller for a mechanical disconnector of overhead power lines, a microprocessor-based controller for collecting and transmitting information, a block of manual control elements, a system state indication unit and a control receiving and transmitting unit commands via a wireless communication channel of the GSM standard, as well as external sensors of an emergency process on the line, each of which includes a microprocessor control unit, a current sensor, a voltage sensor and a battery pack, characterized in that a microprocessor controller for collecting, processing and transmitting information and a block of elements manual controls are connected to the controller of the electrical drive of the disconnector through the blocking block of the disconnection under load.

Images