Устройство для защиты контактной сети постоянного тока

 

Изобретение относится к области электротехники может быть исг1ользовано для защиты тяговых сетей постоянного тока. Цель изобретения - повышение надежности . Устройство содержит датчики тока, датчики напряжения, выполненные соответственно из измерительного шунта и резисторов делителя, компаратор, масштабный усилитель, интегрирующий конденсатор, датчики производной тока основного и смежного фидеров контактной сети, пороговые элементы, выходы которых объединены с выходом масштабного усилителя. Устройство позволяет «загрубить дистанционную защиту в зависимости от токовой ситуации, сложившейся в контактной сети. 2 ил. (Л 00 СП ГС

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1357271 (50 4 В 60 М 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTGPCHÎMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4086662/27-11 (22) 03.07.86 (46) 07.12.87. Бюл. № 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (72) В. В. Белов, В. А. Зимаков, В. Я. Овласюк и В. Н. Пупынин (53) 621.336 (088.8) (56) Интегральные микросхемы в устройствах автоматики и защиты тяговых сетей./Под ред. В. Я. Овласюка. М.: Транспорт, 1985, с. 295 — 296. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к области электротехники может быть использовано для защиты тяговых сетей постоянного тока.

Цель изобретения — повышение надежности. Устройство содержит датчики тока, датчики напряжения, выполненные соответственно из измерительного шунта и резис торов делителя, компаратор, масштабный усилитель, интегрирующий конденсатор, датчики производной тока основного и смежного фидеров контактной сети, пороговые элементы, выходы которых объединены с выходом масштабного усилителя. Устройство позволяет «загрубить» дистанционную защиту в зависимости от токовой ситуации, сложившейся в контактной сети. 2 ил.!

357271

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты тяговь х сетей постоянного тока токов короткого замыкания, в частности на тяговых подстанциях и постах секционирования электрических железных дорог постоянною тока. !

Яель изобретения — повышение надежности.

На <риг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства при ко- 1О ротком замыкании без предшествующей нагрузки и с предшествующей нагрузкой.

Устройство для защиты контактной сети постоянного тока содержит подключенный к шине 1 (+3 3 кВ) тяговой подстанции, включающей в себя понизительный трансформатор 2, соединенный с выпрямителем 3, д.:.тчпк 4 тока, состоящий из токового измерительного шунта (обычно 75 мВ, 3000—

4000 Л), расположенный между двумя сдвоенными соединенными последовательно выклю .а-. ;.-,"ми 5 и 6 (быстродействующими), один из которых от шины 1 тяговой подстанции зашунтирован ограничивающим рез;,стором 7. Напряжение +3,3 кВ через вык;:ючатели 5 и 6 подается в контактную сеть 8 защищаемого пути. Через другие коммутационные аппараты 9 напряжение

-- 3,3 кВ подается в контактную сеть смежпог .з пути.

К датчику 4 присоединен датчик 10 напряжения, состоящий из последовательно соединенных резистора 11 изменения уставки, добавочного резистора 12, стабилитрона 13 и резисторов 14 делителя, соединенный с минусовой шиной 15. Отсасывающий фидер 16 соединен с рельсовой цепью 17, которая ерсз переходное сопротивление 18 соединена с «землей» 19.

Вывод движка потенциометра 11 через вхо,i!гой резистор 20 соединен с прямым входом компаратора 21, инверсный вход которого -iерез второй входной резистор 22 подключен к токовому измерительному шунту датчика 4 тока со стороны фидера конTB KTH сети.

К токоьому измерительному шунту 4 со сто, опы фидера подключен также входной резистор 23, соединенный инверсным входом масштабного усилителя 24, прямой вход которого через второй входной резистор 25 соединен со средней (нулевой) точкой питания.

Между инверсным входом и выходом мас штабного усилителя 24 включен резистор 26 обратной связи и интегрирующий конденсатор 27. Выход масштабного усилителя 24 через резистор 28 заглубления уставки дистанционной защиты соединен с инверсным входом компаратора 21. Между выходом масштабного усилителя 24 и средней точкой питания включен ограничитель 29 (например, в виде диода, подключенного катодом к выходу усилителя) . Выход компаратора 21 дистанционного органа защиты

2 соединен через последовательную цепь из элемента 30 выдержки времени и элемента 31 высоковольтной гальванической развязки с элементом 32 отключения.

Инверсный вход порогового элемента 33 через входной резистор 34 и выпрямительный диод 35 соединен со средней точкой потенциометра 36 датчика 37 производной основного тока фидера, выполненного, например, в виде воздушного трансформатора, расположенного возле шины фидера, один из концов обмотки которого соединен со средней точкой питания. Инверсный вход порогового элемента 33 соединен через резистор 38 с плюсом опорного напряжения, а прямой вход через резистор 39 — со средней (нулевой) точкой питания.

Выход порогового элемента 33 через транзисторный ключ 40 и разделительный диод 41 соединен с выходом масштабного усилителя 24. Инверсный вход второго порогового элемента 42 через входной резистор 43 и выпрямительный диод 44 соединен со средней точкой потенциометра 45 датчика 46 производной тока смежного фидера контактной сети и через резистор 47 с плюсом опорного напряжения. Прямой вход через резистор 48 соединен со средней точкой питания. Выход второго порогового элемента 42 через элемент 49 выдержки времени и через второй резистор 50 загрубления уставки дистанционной защиты соединен с инверсным входом компаратора 21.

К стабилитрону 13 через выпрямительный диод 51 подключен источник 52 питания, выполненный, например, в виде мультивибратора Роера с выпрямителем, зашунтированный на входе накопительным конденсатором 53.

Между плюсовой 1 и минусовой 15 шинами тяговой подстанции включено фильтрустройство 54, состоящее из индуктивного реактора 55 и конденсаторов 56 резонансных контуров фильтра. Последовательно соединенные резистор 11 изменения уставкн дистанционной защиты и добавочный резистор

12 зашунтированы цепью из резистора 57 изменения уставки и контакта 58 реле повторителя тумблера изменения уставки.

На фиг. 2 показаны кривые 59 изменения тока фидера при коротком замыкании в контактной сети, 60 изменения сопротивления короткого замыкания, кривые 61 и 62 обозначают выходные импульсы соответственно элементов 31 и 32, кривая 63 соответствует изменению тока при пуске электроподвижного состава, кривая 64 — изменению сопротивления контактной сети при пуске, кривая 65 — изменению уставки компаратора 21 дистанционного органа, кривая

66 — изменению тока короткого замыкания с первоначальной нагрузкой на фидере, кривые 67 и 68 — наличию сигнала на выходе датчика 37 производной тока и транзисторного ключа 40, кривая 68 — изменению сигнала масштабного усилителя 24. кри1357271

10

Формула изобретения

3 вая 69 — изменению сопротивления короткого замыкания при «загрублении» уставки защиты, кривые 70 и 71 — изменению тока основного и смежного фидеров при проходе подвижным составом воздушного промежутка (не показан), кривые 72 — 74 — сигналам на выходе элементов 46,42 и 49.

Устройство работает следующим образом.

При коротком замыкании на контактной сети увеличивается ток фидера со скоростью нарастания тока, определяемой индуктивностью реактора 55 и тяговой сети до места повреждения (кривая 59). Соответственно, сопротивление тяговой сети падает (кривая

60). При достижении сопротивлением контактной сети сопротивления уставки срабатывает компаратор 21, элемент 30 выдержки времени, элемент 31 высоковольтной гальванической развязки и элемент 32 отключения (кривые 61 и 62). Поскольку ток короткого замыкания нарастает быстро, масштабный усилитель 24 не успевает сработать за счет действия сильной отрицательной обратной связи через конденсатор 27 и на его выходе остается потенциал нуля. Уставка защиты не изменяется.

При нормальной нагрузке, например при пуске электроподвижного состава, ток основного фидера нарастает медленно по мере разгона поезда (кривая 63). На выходе масштабного усилителя 24 по мере возрастания тока увеличивается положительное относительно нуля питания напряжение (кривая

64), которое через резистор 28 поступает на инверсный вход компаратора 21. Теперь компаратор 21 при том же напряжении на шинах 1 и 15 подстанции и, соответственно, напряжении с потенциометра 1 срабатывает при большем токе фидера (соответственно напряжению с измерительного шунта датчика 4), т. е. уставка компаратора 21 увеличивается (кривая 65), устройство срабатывает уже при меньшем значении сопротивления уставки. Таким образом, при медленном возрастании тока, что характерно для режима нагрузки, уставка устройства непрерывно корректируется в сторону «загрубления» защиты.

Если при наличии большого тока нагрузки возникает короткое замыкание, например удаленное, возле шин соседней подстанции (не показаны), то суммарный ток фидера в этом случае складывается из тока удаленного короткого замыкания и тока нагрузки. Устройство все равно срабатывает, несмотря на «загрубление» ее уставки срабатывания, так как в этом случае суммарный ток больше, а сопротивление меньше, чем при удаленном коротком замыкании.

На кривой 66 показан другой режим нагрузки, когда после большой нагрузки ток резко сбрасывается, а сопротивление, замеряемое устройством, возрастает. В этом случае, если непосредственно вслед за сбросом нагрузки на контактной сети случится удаленное короткое замыкание, то парамет4 ры его могут оказаться недостаточными для срабатывания защиты, так как ее уставка

«загрублена» предшествующим током нагрузки. В этом случае после резкого спада тока появляется отрицательный сигнал на выходе датчика 37 производной тока (кривая

66), срабатывает пороговый элемент 33 и транзисторный ключ 40 (кривая 67), который шунтирует конденсатор 27 интегратора масштабного усилителя 24. На его выходе устанавливается потенциал нуля (кривая

68), уставка устройства изменяется до значения, соответствующего минимальному току короткого замыкания без нагрузки (кривая 69), и защита нормально срабатывает.

В режиме изменения тока основного и смежного фидеров (кривые 70 и 71) при проходе поездом воздушного промежутка несмотря на резкое изменение тока защита не должна ложно сработать, так как уставка ее не может измениться за счет инерции интегрирующего конденсатора 27 масштабного усилителя 24. Поясняется отрицательный сигнал на выходе датчика 46 производной тока смежного фидера (кривая 72). Срабатывает пороговый элемент 42 и элемент 49 (кривая 73) . На его выходе на некоторое время появляется положительный сигнал, «загрубляющий» уставку устройства (кривая 74), и она ложно не срабатывает.

Устройство для защиты контактной сети постоянного тока, содержащее включенные в основной и смежный фидеры контактной сети датчики тока и напряжения, компаратор, прямой вход которого через потенциометр изменения уставки защиты по напряжению подключен к датчику напряжения, а инверсный — к датчику тока, выход компаратора через элементы задержки и высоковольтной гальванической развязки соединен с элементом отключения выключателей, источник питания, связанный с датчиком напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено блоком выделения производной тока основного и смежного фидеров, пороговыми элементами, ключевым элементом, дополнительным элементом выдержки времени и масштабным усилителем с интегрируюшим конденсатором в цепи обратной связи, инверсный вход которого подключен к датчику тока, а выход связан с инверсным входом компаратора и объединен с выходом ключевого элемента, вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, инверсный вход которого связан с блоком выделения производной тока основного фидера, а блок выделения производной тока смежного фидера связан с инверсным входом второго порогового элемента, выход которого через дополнительный элемент выдержки времени соединен с инверсным входом компаратора.

1357271

78 б б уус б

bZ б1 б

Луг бб бЯ уса

71

7Z

Фиг. 2

Составитель Л. Резникова

Редактор В. Петраш Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 5488!15 Тираж 590 Под пи с ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делаь1 изобретений и открьгий

113035. Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4