Устройство для защиты от утечки тока в контактной сети электровозной откатки

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1432650 А1 ц1) 4 Н 02 Н 3/17, 5/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: ц," ц

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3968279/24-07 (22) 23.10.85 (46) 23.10.88. Бюл. № 39 (71) Донецкий политехнический институт (72) Ю.В.Буланкин, В.И.Дремов и В.К.Ямилов (53) 621.3 16.925 (088.8) (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ

УТЕЧКИ ТОКА В КОНТАКТНОЙ СЕТИ ЭЛЕКТРОВОЗНОЙ ОТКАТКН, содержащее два генератора синусоидального напряжения, один из которых выполнен высокочастотным, датчик оперативного тока, включенный в цепь контроля, фазовращатель, фильтр нижних частот, выход которого соединен с входом релейного элемента, воздействующего на коммутационный аппарат,а также фидерный и электровозные частотные заградители, выводы которых предназначены для подключения соответственно в цепи питающего агрегата и тяговых двигателей электровозов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности срабатывания, введены два перемножителя сигналов, один из которых трехвходовой, а второй генератор синусоидального напряжения выполнен низкочастотным, при этом вы— ход первого генератора синусоидального напряжения соединен с первыми входами обоих перемножителей сигналов, выход второго генератора соединен с вторым входом первого перемножителя непосредственно и через фазовращатель с вторым входом второго перемножителя, третий вход которого .подключен к выходу датчика оперативного тока, выход первого перемножителя сигналов предназначен для подключения к контактной сети, а выход второго соединен с входом фильтра нижних частот, причем рабочие частоты оперативного тока расположены на индуктивной ветви амплитудно †частотных характеристик электровозных заградителей.

Изобретение относится к области

1! e е й! н О Й 3 ящи ть! и !11? e)I I I B 3 н ач е но дл !!

Отклю -1ен!!я контактнОй сети ш IxTH0H э?1eKтронОЗ !!ОЙ Откачки при llоявлении

5 в сети опасной утечки тока.

Целью изобретения является повышение точности срабатывания зашиты.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 положение рабочих частот устройства на амп11итудно- и фазочастотной характеристиках электровозного заградителя.

Устройство содержит высокочастотый 1 и низкочастотный 2 генераторы инусоидального напряжения, первый 3 и второй 4 перемножители сигналов, фазовращатель 5, датчик 6 оперативного тока, фильтр 7 нижних частот (ФНЧ),20 релейный элемент 8, коммутационный аппарат 9. В цепи питающего агрегата

i0 и тяговых двигателей 11 электровозов включены соответственно фидерный

12 и электровозные 13 заградители, 1!редставляющие собой параллельные резонансные контуры.

Перемножитель 3 сигналов, умножая синусоидальные напряжения, поступающие с генераторов высокочастотного и низкочастотного 2, формируют двухчастотное оперативное напряжение с частотами w„=wg-wí, w =wg+w, (где !в— частота генератора 1, w частота генератора 2), которое подается в контактную сеть — один выходной зажим перемножителя 3 через разделительный конденсатор 14 соединяется с контактным проводом, а другой соединяется с рельсом. Чтобы нагрузки контактной сети — тяговые двигатели

1i электровозов, а также питающий агрегат 10 — не закорачивали источник оперативного напряжения (выход перемножителя 3), они обработаны соответственно электровозными 13 и фи45 дерным 12 заградителями. Причем электровозные заградители 13 настроены таким образом, что рабочие частоты

М, и лежат на индуктивной ветви

ы!П1итудно-часто н. характерис- 50 тик. Демодуляция двухчастотного оперативного тока в сети, измеряемого датчиком 6, осуществляется трехвходовым перемножителем 4 сигналов и подключенным к его выходу ФНЧ 7. Чтобы обеспечить в измерительном органе защиты компенсацию пассивной помехи от протекания оперативного тока чеpe 3 эле кт1?1ю Роз !!ез!е 3 !Гp

5 на величину- угла коммутации !?

Релейный элемент 8, задающий уставку срабатывания устройства защиты, подключен к выходу ФНЧ 7 и управляет работой коммутирующеrо аппарата 9. Через датчик 6 тока протекают составля!Ощ!!е оперативного тока через электровозные заградители 13, проводимость контактной сети и опасную утечку (при ее появлении) . Составляющая оперативного тока, протекающего через электровозные заградители 13, не дает значительной помехи на выходе измерительного органа (на выходе ФНЧ 7), так как работает известный механизм компенсации пассивной помехи в измерительном органе двухканальной защиты.

При удалении электровозов в конец защищаемого участка сети составляющие выходного сигнала ФНЧ 7, полученные детектированием на частотах w, и 1. оказываются примерно равны по величине и противоположны по знаку, и пассивная помеха на выходе ФНЧ 7, определяемая суммой составляющих по каналам контроля, оказывается не столь значительной. Составляющая оперативного тока, обусловленная проводимостью контактной сети, дает на выходе ФНЧ 7 начальное напряжение, действие которого на релейный элемент 8 устраняется при выполнении последнего в виде двухмоточного реле подачей на вторую обмотку реле компенсирующего напряжения обратной полярности. Появление в сети опасной утечки тока (случайное прикосновение человека к контактному проводу или сосредоточенная пожароопасная утечка) вызывает на выходе ФНЧ 7 соответствующее напряжение, при превьпиении которым порога срабатывания релейный элемент 8 посредством отключающего устройства 9 снимает с контактнои сети питающее напряжение от агрегата 10.

При выходных напряжениях генератоРОв высокочастотного 1 !! !!изкочастотного 2

U, (t)=Б, cos w t, 1432650

10 напряжений и Ы2. на частотах 20 частоты w

40 (3) 45

Дт ")« "() К

f (t) UH cos w4t9, Н где Uz p U„— амплитудные значения напряжений, напряжение на выходе перемножителя 3 сигналов (с) =К„, U, (с) U„„(t)

Kp) U> U«jcos(ws-w„) t + соя(о +Ив)t) = 0 cos wit+Uscos о где К, — масштабный коэффициент перемножителя;

U„= 2 Kï,ñ Uâ U<, амплитудa синусоидальных с частотами w

При проводимости сети

w u w соответственно

= G, + jB,, Ф =G2+ jB где G G — активные составляющие;

В<9  — реактивные составляющие проводимости сети, .напряжение на выходе датчика б тока, соответствующее протеканию через 30 него оперативного тока

ceTH c(0 (С) =К вс(с) КК U„(G cos wi t+ 99

+B, w((w,t+90 )+С cosw t + (1)

+Bt сов(о св90 )), где К вЂ” коэффициент передачи датДт чика тока.

Выходное напряжение фазовращате ля 5

П„() = U, cos(v t-g,), а перемножителя сигналов 4

U„ñ (t) Kf

Результат умножения перемножителем 4 первых двух сигналов

K„, U,, (t) и,(t) =

= — K U 0„(сов ((о -ws) t +iP )+

cos ((ws+w ) t- ip)$ U coo(w, t+ip) s

+U„cos(w< t-(gK) . (2) ФНЧ 7 выделяет постоянную составляющую выходного сигнала перемножителя 4, которую образуют при попарном умножении составляющие одинаковых частот сигналов (1) и (2) частоты w

К<т U C G, СОЗ V, t+B, COS(W, t+90 ))K

1 2

iU cos(w, с+к)„) = — к, 0„0, fcos(tp„)+

1 2

+сов(2окt+q,)j+ — KS U„B, ° к (соя (90 -q,)+cos(2w, t+U„+90 ))

1 . 2

= — Kt Us G, (casq„+cos(2w, tsq„)j

1 — Кя U„B, (sinq,-яко(2ок tsq„)); о

Ат U)U, ((2 cos w t+Bz eos(w,t+90 ) к

iU„° cos(wit — ip) = — К U„Gi(cosq „+

+con(2wtt-tP„)) + — Kt . 0 Вк

Дт м о о 1 к(соя(90 +ip„)+cos(2wit-q„+90 )) I — К, U С (сов0„ясов(2икк-lP,)) +

1 2

+ — К U„Bi (— sinpp -sin(2wst-ip„)j..

О

Поэтому сигнал постоянного тока на выходе ФНЧ 7

11(р)<((2 Ат М З () К(< к)

+ — KAf ° U s i гв ((В, -В 2 )

Kà(G 62) Кр(В„-Bf)

Ка — — К U cosqк

Как видно из (3), измерительная схема двухканальной защиты от утечек тока в предложенном варианте (фиг.1) характеризуется по каналам контроля строго одинаковыми коэффициентами чувствительности к активной проводимости и строго одинаковыми по величи14326 не, но противоположными по знаку ко— эффициентами чувствительности к реактивной проводимости, что является необходимым условием компенсации пас5 сивной помехи в измерительном органе двухканальной защиты и достигается в известном устройстве лишь с определенной точностью путем индивидуальной настройки по каналам контроля. 10

При индуктивной настройке электровозных заградителей по обоим каналам (когда рабочие частоты w, и ч лежат на индуктивной ветви их амплитудно-частотных характеристик) сопро- 15 тивление заградителей на частотах

w u w является активно-индуктив> ным и индуктивность линии L> при удалении электровозов в конец защищаемого участка сети одинаковым образом действует по обоим каналам контроля, увеличивая полное сопротивление оперативному току как по первому, так и по второму частотным каналам. В отличие от симметричной настройки элект- 2б ровозных заградителей в известном устройстве (когда рабочие частоты w< и w лежат си>метрично относительР но резонансной частоты заградителей

w,,т.е. W< =, и сопротивление

wi +w< 30 заградителей на частоте ж„является активно-индуктивньы, а на частоте ы активно-емкостным), введение индуктивного сопротивления линии в цепь контроля по второму каналу не приближает, а, как,и по первому каналу, отдаляет возникновение последовательного резонанса в цепи контроля, а это значит, что действие индуктивности линии вызывает меньшее отличие величин оперативных токов по каналам и нескомпенсированная помеха на выходе измерительного органа при удалении

6 электровозов в конец участка будет меньше.

Переход от симметричной настройки электровозных заградителей к индуктивной, осуществляемый изменением емкости заградителя, оказывается воз— можным вследствие нечувствительности измерительного органа двухканальной защиты к реактивной проводимости.

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является более высокая точность срабатывания, что позволяет повысить безопасность эксплуатации контактной электровозной откачки и сократить число ложных срабатываний защиты, а следовательно, уменьшить износ силового коммутационного оборудования и перерывы в работе контактной откачки.

Сохранял прежн>аю (как у прототипа) точность срабатывания устройства, можно снизить величину необходимого резонансного сопротивления электровозных заградителей, что означает со кращение расхода дорогого силового высокочастотного провода, уменьшение габаритов и веса заградителей.

Кроме того, упрощается настройка устройства в процессе производства и эксплуатации, так как нет необходимости устанавливать одинаковые амплитуды напряжений генераторов по обоим каналам, одинаковые величины углов коммутации и коммутирующих напряжений, одинаковые коэффициенты передачи фазочувствительных детекторов, поскольку необходимые соотношения для коэффициентов чувствительности измерительной схемы защиты к активной иреактивной проводимостямпо двум каналам контроля обеспечиваются самим принципом построения предлагаемого устройства.

1 4 32650

Составитель Л.Васькова

Редактор Н.Лазаренко Техред Л.Олийнык Корректор В.Романенко

Заказ 5454/48

Тираж 651 11одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. 11роектпая, 4