Типы мультиконтактных коммутационных систем

Введение. Для мультиконтактных коммутационных систем можно дать следующее определение: «Мультиконтактные коммутационные системы (МКС) - это коммутационные аппараты, имеющие 2 и более контактных групп, причём управление контактными группами осуществляется независимо». Применение МКС в электрических сетях 0,38 (0,4) кВ даёт возможность автоматически изменять конфигурацию сети при изменении ситуации в ней или по заданию оператора. Для этого МКС оснащаются устройствами мониторинга, учёта, контроля и управления, позволяющими обмениваться данными с единым информационный центр сети, что, в свою очередь даёт возможность реализовывать принципы SMART GRID.

В [1] разработана концепция построения интеллектуальных электрических сетей с использованием МКС. Показано, что использование МКС - это шаг к повышению интеллектуализации распределительных электрических сетей, который даёт возможность автоматически изменять конфигурацию сети в соответствии с изменением ситуации в сети, или по заданию оператора (диспетчера). Это позволяет сокращать затраты на строительство резервных линий электропередачи без сокращения показателей надёжности электроснабжения потребителей. Оснащение МКС системами умного мониторинга, учёта, контроля и управления [2] позволяет в режиме текущего времени иметь информацию о режимах работы сети и, соответственно, эффективно управлять коммутационными аппаратами, установленными в ней. В отечественных и зарубежных концепциях построения интеллектуальных электрических сетей такие сетевые возможности по гибкому изменению сети не предусмотрены [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9].

К основным типам МКС можно отнести:

• -    МКС, выполненные с общей точкой, то есть такие МКС, которые имеют несколько контактных групп, но при этом есть все контактные группы имеют точку общего присоединения. К ним относятся МКС-2, МКС-3... МКС-n (цифрами обозначено количество контактных групп). Если число выводов больше числа контактных групп, то в маркировке МКС после указания числа контактных групп добавляется число выводов с буквой В, например, МКС-2-3В - МКС с 2-мя контактными группами и с 3-мя выводами. Следует отметить, что при этом выводов может быть больше или меньше, чем контактных групп. Дополнительные выводы могут быть подключены к общей точке соединения контактных групп МКС. Ниже приведены такие системы на примере МКС-2, МКС-3 и МКС-4;

• -    МКС, выполненные по мостовой схеме (МКСМ). Особенность данного исполнения заключается в том, что контактные группы не

имеют общей точки присоединения. Ниже приведены примеры выполнения МКСМ на примере МКСМ-3, МКСМ-4 (цифрами обозначено количество контактных групп). Следует отметить, что при этом выводов может быть больше или меньше, чем контактных групп. Дополнительные выводы могут быть подключены к точкам соединения контактных групп МКСМ. В маркировке МКСМ после указания числа контактных групп добавляется число выводов с буквой В и указанием в скобках точки соединения контактных групп, к которым присоединены дополнительные выводы и количество этих выводов из данной точки, например, MKCM-3-4B(V1-1) - МКСМ с 3-мя контактными группами и с 4-мя выводами, при этом один дополнительный (четвёртый) вывод сделан из точки соединения контактных групп V1.

• -    МКС, выполненные по смешанной схеме (МКССМ). Особенность данного исполнения заключается в том, что часть контактных групп соединены по мостовой схеме как в МКСМ, а часть - с общей точкой соединения. Ниже приведены примеры выполнения МКССМ на примере МКССМ-6, мКсСМ-8 (цифрами обозначено количество контактных групп). Следует отметить, что при этом выводов может быть больше или меньше, чем контактных групп. Дополнительные выводы могут быть подключены к точкам соединения контактных групп МКССМ. В маркировке МКССМ после указания числа контактных групп добавляется число выводов с буквой В и указанием в скобках точки соединения контактных групп, к которым присоединены дополнительные выводы и количество этих выводов из данной точки, например, MKCCM-3-4B(V1-1) - МКССМ с 3-мя контактными группами и с 4-мя выводами, при этом один дополнительный (четвёртый) вывод сделан из точки соединения контактных групп V1.

В МКС могут быть заложены функции АВР, АПВ, АЧР и т.д., которыми может быть оснащена МКС в соответствии с заложенной программой. Возможно перепрограммирование функциональных возможностей.

Кодирование состояний МКС, МКСМ и МКССМ производится следующим образом. Все выводы МКС маркируются как В1, В2 и т.д. Контактные группы маркируются как 1, 2, 3 и т.д.. Точки соединения контактных групп маркируются как V1, V2, V3 и т.д. Далее составляется таблица состояния МКС (МКСМ, МКССМ), в которой имеются графы, отображающие буквенный код состояния МКС, состояние контактных групп (маркируется как 0-разомкнуто, 1-замкнуто) при данном состоянии МКС. Так же имеется графа с указанием соединений между выводами МКС, точками соединения контактов. Двоичный код состояния МКС составляется из состояния ■ 14

контактных групп. Ниже приведены некоторые примеры МКС и таблицы МКС

кодов их состояний. На рисунке 1 приведена маркировка

МКССМ-8-5ВДЫ)-УХЛ1

мультиконтакгная коммутациоиная система особенность исполнения: СМ - смешанная схема; М-мостовая схема;

при отсутствии - соединение с общей точкой.

число контактных групп число выводов (точка соединения контактных групп, к которым присоединён дополнительный вывод и количество этих выводов из данной точки)

климатическое исполнение например УХЛ1

Рисунок 1 - Маркировка МКС

На рисунке 2 показана схема МКС- 2 – 3В – мультиконтактной коммутационной системы с двумя контактными группами и тремя выводами.

Рисунок 2 – Схема МКС с маркировкой выводов и контактных групп

Таблица 1 – Состояние контактных групп МКС-2-3В и их кодировка

Код ситуации	№ контакта		Примечание (соединение выводов)
	1	2
А	0	0	Нет
В	1	0	В1-В2
С	0	1	В3-В2
Д	1	1	В1-В2-В3

На рисунке 2 и на последующих изображениях МКС (МКСМ) символ обозначает, что МКС оснащена комплектом устройств дистанционного контроля, мониторинга и управления. Символ п обозначает, что МКС оснащена системой умного учёта.

На рисунке 3   показана МКС-3

-

мультиконтактная

коммутационная система с тремя контактными группами и тремя выводами.

Рисунок 3 - МКС-3 с обозначением контактных групп и выводов.

Таблица 2 – Состояние контактных групп МКС-3 и их кодировка.

Код ситуации	№ контакта			Примечание (соединение выводов)
	1	2	3
А	0	0	0	Нет
В	1	0	0	Нет
С	0	1	0	Нет
Д	0	0	1	Нет
Е	1	1	0	В1-В2
F	1	0	1	В1-В3
G	0	1	1	В2-В3
H	1	1	1	В1-В2-В3

По такому же принципу строятся МКС-4, МКС-5 и т.п.

Пример МКСМ-4 (мультиконтактная коммутационная система, выполненная по смешанной схеме с четырьмя контактными группами и четырьмя выводами) [10] приведён на рисунке 4.

Рисунок 4 – МКСМ-4 с обозначением контактных групп и выводов.

Таблица 3 – Состояние контактных групп МКСМ-4 и их кодировка.

Код ситуации	№ контакта				Примечание (соединение выводов)
	1	2	3	4
А	0	0	0	0	Нет
В	1	0	0	0	В1-V1-V2-В2
С	0	1	0	0	В2-V2-V3-В3
Д	0	0	1	0	В3-V3-V4-В4
Е	0	0	0	1	В4-V4-V1-В1
F	1	1	0	0	В1-V1-V2-В2, В2-V2-V3-В3
G	0	1	1	0	В2-V2-V3-В3, В3-V3-V4-В4
H	0	0	1	1	В3-V3-V4-В4, В4-V4-V1-В1
I	1	0	0	1	В1-V1-V2-В2, В4-V4-V1-В1
J	0	1	0	1	В2-V2-V3-В3, В4-V4-V1-В1
К	1	0	1	0	В1-V1-V2-В2, В3-V3-V4-В4
L	1	1	1	0	В1-V1-V2-В2, В2-V2-V3-В3, В3-V3-V4-В4
М	0	1	1	1	В2-V2-V3-В3, В3-V3-V4-В4, В4-V4-V1-В1
N	1	0	1	1	В1-V1-V2-В2, В3-V3-V4-В4, В4-V4-V1-В1
О	1	1	0	1	В1-V1-V2-В2, В2-V2-V3-В3, В4-V4-V1-В1
Р	1	1	1	1	В1-V1-V2-В2, В2-V2-V3-В3, В3-V3-V4-В4, В4-V4-V1-В1

Следующий тип МКС - МКССМ-8-4В - мультиконтактная коммутационная система, выполненная по смешанной схеме с восемью контактными группами и 4-мя выводами, показан на рисунке 5.

Рисунок 5 – МКССМ-8-4В с обозначением контактных групп и выводов.

Близкими к МКС устройствами являются устройства автоматического включения резерва, например, потребительский пункт АВР-П (рисунок 6), предназначенный для резервирования питания потребителя от 2-х источников. Пример АВР-П показан на рисунке 9. Отличие от МКС-3 заключается в том, что устройство имеет заданную логику работу, заключающуюся в том, что подача энергии осуществляется только от источников к потребителю. Тем не менее, состояние устройства можно так же кодировать, как и для МКС. Можно сказать, что АВР-П является разновидностью МКС-3. Аналогично разновидностью МКС-2 является АВР-П, у которого две контактные группы, а потребитель подключается к общей точке присоединения контактных групп.

Рисунок 6 – АВР-П с обозначением контактных групп и выводов

Таблица 4 – Состояние контактных групп АВР-П и их кодировка

Код ситуации	№ контакта			Примечание (соединение выводов)
	1	2	3
А	0	0	0	Нет
В	1	0	1	В1-В3
С	0	1	1	В2-В3
D	1	1	0	B1-B2
E	1	1	1	B1-B2-B3

Другими разновидностями коммутационных аппаратов, применяемых в электрических сетях являются секционирующие пункты (СП) [11], пример которого показан на рисунке 7 и пункты сетевого АВР, а также устройства, совмещающие данные функции (СПАВР) [12], пример которого показан на рисунке 8. Ниже показаны их схемы и кодирование состояний.

Рисунок 7 – СП с обозначением контактных групп и выводов

Таблица 5 – Состояние контактных групп СП и их кодировка

Код ситуации	№ контакта	Примечание (соединение выводов)
	1
А	0	Нет
В	1	В1-В2

СПАВР – универсальный секционирующий пункт с функцией

АВР.

Рисунок 8 – СПАВР с обозначением контактных групп и

выводов

Таблица 6 – Состояние контактных групп СПАВР и их кодировка

Код ситуации	№ контакта	Примечание (соединение выводов)
	1
А	0	Нет
В	1	В1-В2

Отличие СП и СПАВР заключается в том, что СПАВР оснащён функцией АВР, а соответственно, имеет отличный от СП алгоритм управления.

Оснащение электрических сетей МКС разных типов, наряду с оснащением потребителей умными системами учёта [13], позволит реализовывать новые подходы к автоматизации электрических сетей, повышению их энергоэффективности и повышению качества поставляемой электроэнергии [14, 15, 16, 17, 18]. Примеры схем электроснабжения с применением МКС приведены в [1, 10, 19, 20, 21].

Заключение.

Разработанные типы МКС могут использоваться во всех вариантах схем электроснабжения, выполняемых как с применением воздушных, так и кабельных линий, или смешанного исполнения. Состояние контактных групп МКС может кодироваться как буквенным, так и двоичным кодом, что позволяет упростить задачу последующего кодирования ситуаций в электрической сети, в которой имеются МКС различных типов. МКС могут оснащаться заданными функциональными возможностями в зависимости от целей их применения. В них могут быть заложены функции АПВ (однократного и многократного), АВР (в заданном направлении резервирования), другие функции. Применение МКС в схемах электроснабжения повышает надёжность электроснабжения потребителей.

https://www.energy.gov/oe/activities/technology-development/grid-modernization-and-smart-grid Дата обращения 19.02.2019г.

https://www.energy.gov/oe/activities/technology-development/grid-modernization-and-smart-grid Data obrashcheniya 19.02.2019g.

V knige: Handbook of Research on Renewable Energy and Electric Re-sources for Sustainable Rural Development Ser. "Advances in Environmental Engineering and Green Technologies" Hershey, Pennsylva-nia, 2018. S. 394-420.

Supply Challenges for Rural Regions, 312-341.