Устройство для защиты контактной сети от аварийных режимов

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты контактных сетей постоянного тока с периодическим и непериодическим (аварийным) прерыванием цепи тока. Целью изобретения является повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей путем защиты от тока перегрузки с введением автоматического повторного включения и самоконтроля устройства. По сигналу таймера 1 оперативное напряжение защиты через ключ 4 поступает на контактную сеть, при этом осуществляется проверка сопротивления изоляции и самоконтроль работы устройства. При исправности контактной сети и цепи проверки снимается блокировка элемента совпадения 2 по цепи от триггера 10 и чувствительного элемента ПАМЯТЬ 9, что разрешает выдачу разблокирующего сигнала с выхода элемента 2, и в нагрузке 26 проходит рабочий ток. По истечении рабочего цикла, определяемого таймером 1, произойдет блокирование элемента совпадения 2 и отключение основного напряжения контактной сети, далее наступает цикл самоконтроля и проверки сопротивления изоляции. При возникновении перегрузки сигнал с датчика тока 13 через усилитель 14 поступает на входы пороговых усилителей 15,16,17, настроенных на разные уровни, и при срабатывании соответствующего усилителя начинается отсчет времени действия перегрузки с помощью одного из элементов задержки 18,19,20. В случае превышения заданной временной уставки происходит блокировка элемента совпадения 2 и одновременно происходит запуск времязадающего элемента 24 автоматического повторного включения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Н 02 Н 3/17

2:: Г" 6ж. .. й.«, ПИЛ 11. Е;": ;! вЮИ 11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«драла

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4482029/24-07 ! (22) 14.09.88 (46) 15.11.90. Бюл. № 42 (71) Научно-производственное объединение самоходной горной техники «Криворожрудмаш» (72) Ю. С. Ремха, А. И. Флидермойз, Л. А. Астапов, Ю. В. Цыбенко и Н. И. Джура (53) 621.326.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 674143, кл. Н 02 Н 3/16, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 1048543. кл. Н 02 Н 3/17, 1981.

„„Я0„„1607040 д 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты контактных сетей постоянного тока с периодическим и непериодическим (аварийным) прерыванием цепи тока. Целью изобретения является повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей путем защиты от тока перегрузки с введением автоматического повторного включения и самоконтроля устройства. По сигналу таймера 1 оперативное напряжение защиты

1607040

10 через ключ 4 поступает на контактную сеть, при этом осуществляется проверка сопротивления изоляции и самоконтроль работы устройства. При исправности контактной сети и цепи проверки снимается блокировка элемента 2 совпадения по цепи от триггера 10 и чувствительного элемента 9

ПАМЯТЬ, что разрешает выдачу разблокируюшего сигнала с выхода элемента 2, и в нагрузке 26 проходит рабочий ток. По истечении рабочего цикла, определяемого таймером 1, произойдет блокирование элемента 2 совпадения и отключение основного напряжения контактной сети, далее наступает

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты контактных сетей постоянного тока рудничной электровозной откатки с периодическим и непериодическим (аварийным) прерыванием цепи тока.

Целью изобретения является повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей путем защиты от тока перегрузки с введением автоматического повторного включения и самоконтроля устройства.

На чертеже приведена функциональная блок-схема устройства защиты.

Устройство содержит таймер !, используемый в качестве источника времязадаю цих импульсов, имеющий первый (прямой) и второй (инверсный) выходы, элемент 2 совпадения, в одну из управляющих цепей которого включен первый выход таймера 1, источник 3 оперативного напряжения зашиты, коммутирующий ключ 4, датчик 5 тока источника 3 оперативного напряжения защиты, блок 6 измерения сопротивления утечки (элементы 3 — 6 включены функционально последовательно и составляют замкнутый контур). При этом сопротивление утечки (6) представляет собой совокупность последовательно включенных эталонного резистора 7 и сопротивления 8 изоляции контактной сети. Падение напряжения с резистора 7 от тока утечки поступает на чувствительный элемент 9, включенный llo схеме

Г1 АМЯТЬ, установочный вход элемента 9 включен на второй выход тай 4ера 1. Причем чувствительный элемент 9 для его работы от аналогового сигнала, поступающего с резистора 7, выполнен в виде аналого-дискретного преобразователя и элемента

Г1АМЯТЪ. В свою очередь положительный полюс источника 3 подключен через резистор 7 к отрицательному проводу контактной сети (на « †» тягового преобразователя), а отрицательный полюс источника 3

55 цикл самоконтроля и проверки сопротивления изоляции. При возникновении перегрузки сигнал с датчика 13 тока через усилитель 14 поступает на входы пороговых усилителей 15 — 17, настроенных на разные уровни, и при срабатывании соответствующего усилителя начинается отсчет времени действия перегрузки с помощью одного из элементов 18 — 20 задержки. В случае превышения заданной временной уставки происходит блокировка элемента 2 совпадения и одновременно запуск времязадающего элемента 24 автоматического повторного включения. 1 ил. через элементы 4 и 5 подключен к положительному проводу контактной сети (на «+» тягового преобразователя) .

Выход датчика 5 подсоединен к счетному входу триггера 10, установочные входы которого подключены к второму выходу таймера и выходу одновибратора ll, подключенного к выходу источника 12 оперативных напряжений, который служит для питания элементов устройства, а одновибратор 11— для формирования в момент подачи на устройство питающего напряжения одиночного импульса и установки в исходное состояние триггерных элементов таймера, элементов задержки и триггеров. Управляющая цепь коммутирующего ключа 4 подключена к инверсному выходу таймера 1, а выход элемента 9 — к одной из управляющих цепей элемента 2 совпадения. Причем датчик 5 для обеспечения устойчивой работы выполнен также на аналого-дискретном преобразователе с релейным формированием выходного сигнала. Элементы 1 — 10 устройства обеспечивают формирование основного и оперативного напряжений и контроль утечек в контактной сети. При этом период и скважность следования импульсов таймера 1 определены с учетом уровня напряжения контактной сети и времени его возможного действия на организм человека. При напряжении контактной сети 275 В (применительно к рудничной электровозной откатке) наибольший период цикла равен 0 2 с. Длительность прерывания цепи тока определяется допустимыми пульсациями тока в цепи нагрузки и необходимым временем для надежной проверки утечек тока в контактной сети. При этом время паузы для проверки утечек тока складывается из суммы времени выбега тиристоров преобразователя, рассел. вания энергии, накопленной индуктивностью контактной сети, самоконтроля заданного алгоритма, собственно проверки утечки тока, окончания «переходных процессов в системе»!

607040

,0

20 тяговый преобразователь — источник оперативного напряжения защиты — коммутирующий ключ — распределенные параметры контактной сети.

В реальном исполнении устройства частота прерывания равна 5 Гц, суммарная длительность цикличной паузы равна 63 !О при скважности тока 0,9685.

Кроче того. устройство содержит датчик

l3 Told ко(ггактной сети, линейный усилигель 14, три пороговых усилителя !5 — 17, присоелин«нных (соответственно I;IH дыи) через элем«нт 18 20 задержки к вх()дым первого элемента ИЛИ 21, выход которого связан со счетным в.(одом дополнит«,1ьHol o триггеры 22. Прич(м ;LHHH÷íûé BI Ixoд триггера 22 полключсн к одной из управЛЯ К) IILH." Il(ll«ll Э, 1(XI« IIT3 ) С() BIIHД(IIH и. 11 тыкж«(. Бя:IH H (о (чети ы ы H xoiL0%1 сч(. тчика 23 имидж Il>«ol) и входом времязыды ющ«гo alp vl«)ITç 24 и втомыти ч«ск()го (говторногo вклк) 1«ния. Выхолы усилителей 15 — 17 соединены с входом формирователя 25 стирающих импульсов, Pro выход — с установочными входами элементов 18 — 20. Для исключения воздействия прерываний тока на работу элементов 15 — 17 в схеме линейного усилителя 14 предусмотрена корректирующая цепь, посредством которой достигается непрерывность выходного сигнала элемента 14 (корректирующая цепь не показана). При этом нагрузка 26 контактной сети для исключения перенапряжений в момент прерывания тока охвачена обратным диодом 27. Для исключения замыкания на нагрузку 26 источника 3 оперативного напряжения защиты, напряжение которого обратно по знаку основному напряжению контактной сети, нагрузка отделена вентильным заградителем 28.

Элементы 15 — 17 подключены к входу формирователя 25 через второй элемент ИЛИ

29. Выход элемента 25 через третий 30, четвер. тый 31 и пятый 32 элементы ИЛИ подключен к установочным входам соответственно элементов 18 — 20 задержки. Вторые входы элементов 30 — 32 объединены и подключены к выходу одновибратора 1!. Одновременно выходы пороговых усилителей 15 — 17 через первый 33, второй 34 и третий 35 элементы

2И присоединены соответственно к счетным входам элементов 18 — 20, а вторые входы элементов 33 — 35 объединены и присоединены к прямому выходу таймера l.

В элементах !8 — 20 эффект задержки достигается путем счета импульсов заданного количества, поступающих от таймера !.

Установочные входы времязадающего элемента 24, триггера 22 и счетчика 23 импульсов через шестой 36, седьмой 37 и восьмой 38 соответственно элементы ИЛИ присоединены к выходу одновибратора 11, а вторые входы элементов 36 — 38 подключены к выходу триггера 22, элемента 24 и элемен25

ы5

55 та 23 соответств«нно. Счетный вход элем«н. та 24 через четвертый элемент 2И 39

1 (I IIOI(H h ЬЧ Х) ),Р,((«) 1 )) выходу таимера 1.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на схему устройствы напряжения питаю(цей сети переменного тока формируются напряжения источника 3 оперативного напряжения защиты и источника !2 оперативных напряжений — появление переднего фронта напряжения на входе одновибратора 11 приводит к появлению на его выход«одиночного импульса. Последний сигнал, сформированный по знаку и длительности, поступает на установочные входы цифровых элементов 1, !О, l8, 19, 20, 22. 23, 24 и устанавливает Нх в исходное потребное состояние. При этом сигналы на управляющих цепях элемента 2 совпадения следующие: с выхода элементов 1 и Π— блокируюгцие (нулевые), с выхода элементов 9, 22, 23 — - разрешающие (единичные); нулеьыми сигналами наложен запрет на формирование рабочего напряжения.! lри поступлении сигнала с инвер«ногo выхода таймера на управляющую цепь коммутирующего ключа 4 последний включается и оперативное напряжение защиты по цепи 3 — 4 -5 — 6 — (7 -8) — 3 поступает на контактную сеть - - осу(цествляется проверка состояния изоляции контактной сети и самоконтроль заданногo алгоритмы работы. При наличии (целости) ц«чи 3 4

5- 6(7 --8) 3 протекающий ток заряды распределенной емкости контактной сети сигналом датчика 5 переводит триггер !О в (руго« устойчивое состояние — на сгo выходе появляется единичный сигнал, который «ННмает блокирующее действие с элемента 2.

Именно последней операцией осуще«TB.Tÿ«Tся самопроверка заданного алгоритма работы; если цепь источник 3 — контактная сеть окажется оборванной, то триггер !О не переходит в е LHIII«llloe состояние, блокирующий сигнал с управляю(цей цепи элемента 2 не снимается, формировыни« основного напряжения остается блокированным, а цепи диагностики (не показаны) высвечивают причину данного отказа.

Одновременно в момент подачи оп«рытивного напряжения защиты на IOHTalTII> сеть сигнал вклкгчения ключа пос) упа T нll чувствительный эл«м«нт !) и обеспечивает его состояние, с(гота«т«тву ющее единичному сигналу. проходит на управляющук) ц«нь элемента 2. При соответствии сопротивл«ния 6 изоляции контактной -ети установленным требованиям чу вствительный э,)«мент 9 остается в единичном состоянии, подготавливая T(и самым элеме!!T 2 к формированию основного на;)ряжения контактной сети. При налични утечки тока в контактной сети в момент формирования оператигного напряжения зы (иты элемент 9 сш.HII1607040

1О

Фориу !и изобретения лом с резистора 7 переводится в нулевое состояние и блокирует элемент 2, а цепи диагностики (не показаны) высвечивают причину данного отказа. Г!ри соответствии сопротивления 6 требованиям к изоляции контактной сети в момент поступления на элемент 2 сигнала с первого выхода таймера 1 осуществляется подача основного напряжения в контактную сеть — через нагрузку 26 по цепи 13 — 28 — -26 течет рабочий ток. По истечении рабочего цикла сигнал с прямого выхода элемента 1 исчезает, становится нулевым, происходит блокирование элемента 2 совпадения и отключение основного напряжения контактной сети, ток в нагрузке

26 за счет ЭДС самоиндукции замыкается по цени 26- — 27-- 26. Далее наступает цикл проверки сопротивления изоляции и самоконтроля (операции взаимодействия элементов 3, 4, 6, 9, 10, 1, 2 описаны выше, за исключением того, что элементы 10 здесь и далее устанавливаются в исходное состояние сигналом с инверсного выхода элемента 1).

При возникновении перегрузки, наг)ример значением в полтора тока номинального, сигнал датчика 13 TQKd будет усилен магнитным усилителем 14 до уровня порога срабатывания порогового усилителя 15, его выходной сигнал поступает через элемент 2 И 33 на вход элемента 18 задержки — — начинается отсчет времени действия перегрузки в полтора тока номинального. При этом в качестве счетных импульсов времени используется сигнал таймера 1, поступаю)пий на счетный вход элемента 18 Ilo цепи 1--33- 18.

11ри действии перегрузки, равной по времени длительности установки элемента 18 (в данном случае 120 с), Ifa его выходе (18) появляется сигнал, который через элемент 21 поступает на счетный вход триггера 22. Г1оследний переходит в другое свое состояние и выходным сигналом блокирует элемент 2 совпадения — — прекращается подача основного напряжения B контактную сеть. Одновременно сигнал с триггера 22 через элемент

2И 39 поступает на вход времязадающего элемента 24 BBTQM Iтического повторного включения, на второй вход которого (39) поступают счетные импульсы таймера 1 начинается отсчет времени. После поступления последнего импульса из числа заданных на вь(ходе элемента 24 появляется сигнал, который поступает через элемент ИЛИ

37 на установочный вход триггера 22. 11ослелний переключается и своим выходным сигналом леблокирует элемент 2. Кроме того, сигнал триггера 22 поступает на счетный вход счета счетчика 23 импульсов, который при превышении заданного числа перегрузок переходит в режим самоблокирования, одновременно блокируя подачу основного напряжения в контактную сеть с соответствую«сей информацией, высвечиваемой цепями диагностики.

При действии перегрузки менее заданного времени в момент спада тока ниже порога cp36BTbIBBIIHH порогового усилителя

15 (!6 или 17 чсрез элем(нт 29) формирователем 25 импульсов выдается сигнал (длительностью до 40 мкс), который через элементы 30 — 32 поступает соответственно на установочные входы элементов 18 — 20 задержкии — — происходит стирание накопленной информации о перегрузке.

При действии тока короткого замыкания или перегрузке значением в два тока номинального элементы 16, 34 и 19, 17, 35 и 20, а также 2! -25 действуют аналогично описанному выше с разли(ием в значениях времени (, с ановок )лс ментов !!) «20.

Устройство для защиты контактной сети от аварийных режимов, содержащее таймер с прямым и инверсным выходами, вход которого соединен с клеммой для подключения к питающей сети, элемент совпадения, источник оперативного напряжения зашиты, источник оперативных напряжений, олновибратор, коммутирующий ключ, блок измерения сопротивления утечки, чх вствигельны«эс(с х!с" «и Г)АМЯ ГЬ «триггср.

1(ри этих! первый Вхо,с элемс (гга oB1«аления подклк)чеll 1111 11рямой выхо,с т;1й ы(. ра, вы ход ). Iс х(с 11т!! с ()в!1<), 1(ни«

f1O, 1 ()(. ДИ НС Н К 1 ;.1(М." 1(1 (! Д 1 Я IIO, 1К/)К) 1с 11«я к !I рсlн,тi)i!of!I« 1 вхо!1а х1 тир«с I()рногo тя oBofо преобразоватси)я, вход чувствитель)иго элемента Г1АМ 1ТЬ 1)одключен к выходу блока измерения сопротивления утечки, а его выход — к второму в олу элемента совпадения, установочный вхсл чувствительного элемента 11ЛМЯТЬ полключен к HHBcðñíoìó выходу таймера, выход одновибратора подключен «В установочные входы таймера и триггера. второй установочный вход триггера подсоединен к инверсному выходу таймера, источник оперативного напряжения зашиты через коммутируюш«й ключ подключен к блоку измерения сопротивления утечки. единичныи выход триггера подключен к третьему входу элемента соВпадения, отлинаюи(ееся тем, что, с целью повышения надежности работы 11 расширения функциональных возможностей путем защиты от тока перегрузки с ввелением автоматического повторного включения и самоконтроля устройства, ло)юлнительно введены датчик тока источника оперативного напряжения защиты, датч«к тока контактной сети, линей«ый усилитс )ь, 11(.pBblH, второй, третий пороговые усилители, первый, второй, третий элементы задержки, восемь элементов ИЛИ, четыре элемента 2И, второй триггер, счетчик импульсов, времязалаюший элемент повторного включения и формирователь стираюших импульсов, llpvi этом датчик тока источника оперативного напряже1607040

Составитель О. Муратов

Редактор А. Маковская Техред А. Кравчук Корр ктор В Гнрняь

Заказ 3553 Тираж 478 По:гн»с>и>е

ВНИИПИ Государственного комитета яо изобретениям и откр>яг>:ям нр > ГКНТ Сt,(.Ð

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., < 4 5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород. i.t Г;>г;>вин;>. It>i ния защиты включен последовательно в цепь коммутирующего ключа и источника оперативного напряжения защиты, выход датчика тока источника оперативного напряжения защиты подключен к счетному входу первого триггера, выход датчика тока контактной сети подключен через линейный усилитель к входам первого, второго, третьего пороговых усилителей, а выходы первого, второго, третьего элементов задержки подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу второго триггера, выход которого соединен с четвертым входом элемента совпадения и входом счетчика импульсов, выход счетчика импульсов подключен к пятому входу элемента совпадения, выход каждого из пороговых усилителей через второй элемент ИЛИ подсоединен к входу формирователя стирающих импульсов, выход которого через третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ подключен соответственно к установочным входам первого, второго, третьего элементов задержки, вторые входы третьего, четвертого и пятого элементов

ИЛИ, а также установочные входы времязадающего элемента повторного включения второго триггера и счетчика импульсов через шестой, седьмой и восьмой элементы

ИЛИ подключены к выходу одновиоратопа, к вторым входам шестого, седьмого и восьмого элементов ИЛИ подключены соответственно

10 выход второго триггера, выход времязадающего элемента повторного включения и счетчик импульсов, авыходы пороговы,х усилителей через первый, второй и третий элементы 2И присоединены к счетным входам элементов задержки, к счетному входу времязадающего элемента повторного включения через четвертый элемент 2И подключен выход второго триггера. вторые входы первого, второго, третьего, четвертого элементов 2И подсоединены к первому выходу таймера.