Устройство для диагностирования сглаживающих фильтров тяговых подстанций постоянного тока

 

Использование: аппаратура, применяемая на электрифицированных железных дорогах постоянного тока. Сущность изобретения: в измерительную часть устройства введены блоки селективных фильтров, каждый из которых настроен на частоту отдельной гармоники выпрямленного напряжения тяговой подстанции. Фильтры соединены с блоком деления, который связан с блоком сравнения. Устройство позволяет контролировать исправность отдельных элементов диагностируемого объекта (сглаживающего фильтра тяговой подстанции) и выявлять их неисправность без отключения подстанции. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам, применяемым на электрифицированных железных дорогах постоянного тока для диагностики исправности сглаживающих фильтров (СФ), устанавливаемых в тяговых подстанциях (ТП) для снижения высших гармоник выпрямленного напряжения в тяговой сети, которые обуславливают помехи, индуцированные в смежных цепях связи. Устройство может быть использовано при эксплуатационном обслуживании ТП, а также в качестве стенда для научно-исследовательских работ.

Известен измеритель мешающего напряжения (ИМН) для измерения псофометрического мешающего напряжения, обусловленного одновременно всеми гармониками на шинах 3,3 кВ ТП постоянного тока.

На фиг. 1 показана схема включения двух ИМН при производстве диагностики СФ.

Диагностируемый объект содержит выпрямительный преобразователь 1 ТП, являющийся генератором гармоник напряжения, СФ 2, состоящий из поперечной части 3 и продольной части 4. Развязывающие блоки 5^' и 5 ^'' ИМН, осуществля- ющие защиту измерительной части схемы от высокого напряжения, подключены соответственно до и после диагностируемого СФ к шинам 3,3 кВ ТП. Диагностика СФ производится путем одновременного фиксирования показания вольтметров 6^' и 6^'' указанного ИМН и по данным этих измерений определяют для СФ коэффициент сглаживания К_ш эквивалентного мешающего напряжения как отношение показаний вольтметров. Отказ СФ выявляют путем сопоставления измеренного К_ш с его нормируемым значением.

Известное диагностическое устройство может быть принято в качестве прототипа.

Недостатком устройства-прототипа является то, что с его помощью выявляется состояние отказа СФ в целом без конкретного обнаружения вышедшей из строя части. Последующий поиск неисправного элемента СФ, вызвавшего отказ, производят при длительном выводе из работы ТП, что приводит к ограничению движения поездов.

Целью изобретения является создание устройства с повышенными диагностическими возможностями, позволяющими устанавливать не только состояние отказа всего СФ в целом, но и выявлять конкретно ту часть СФ, которая вызвала этот отказ, причем без отключения ТП.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены каналы оценки сглаживания гармонических составляющих выпрямленного напряжения, например 100, 200, 300 Гц и т. д. Каждый из каналов состоит из двух селективных фильтров, блока давления, задатчика коэффициента сглаживания, блока сравнения, блока регистрации неисправности, дешифратора и блока индикации. Причем входы первого и второго селективных фильтров соединены через развязывающие блоки соответственно с входом и выходом СФ, а их выходы подключены к входам блока деления. Таким образом, с выходов селективных фильтров канала выделенные напряжения гармонической составляющей (до и после СФ) поступают в блок деления, в котором устанавливают значение коэффициента сглаживания К_ш на соответствующей частоте путем деления указанных напряжений. В блоке сравнения, соединенном с выходом блока деления, происходит сопоставление измеренного значения К_ш с соответствующей нормированной величиной, которая хранится в задатчике коэффициента сглаживания. В случае несоответствия в блоке регистрации фиксируют соответствующую этому коэффициенту частоту гармонической составляющей и на выходе создают для этой частоты сигнал несоответствия, который через блок дешифрации поступает в блок индикации, где возникает сигнал об установлении неисправного элемента.

Содержащиеся в отличительной части формулы изобретения отличия удовлетворяют критерию "существенные отличия", т. к. характеризуют новую совокупность признаков, позволяющую получить положительный результат. При этом признаки, отличающие изобретение от прототипа, не выявлены при изучении других известных технических решений в данной области техники.

На фиг. 2 представлена схема предлагаемого устройства для диагностирования СФ ТП постоянного тока.

Диагностируемый объект состоит из выпрямительного преобразователя 1 ТП, СФ 2, включающего в себя поперечную 3 и продольную 4 части. До и после диагностируемого СФ включены два развязывающих блока 5^' и 5^'', к выходам которых присоединены каналы оценки сглаживания гармонических составляющих выпрямленного напряжения. Каждый из каналов выполнен из двух селективных фильтров 6^' и 6^'', настроенных на одинаковую частоту, блока деления 7, задатчика коэффициента сглаживания 8, блока сравнения 9, блока регистрации неисправности 10, дешифратора 11 и блока индикации 12. Вход одного из селективных фильтров подключен через развязывающий блок до СФ, а вход другого - после СФ. Выходы обоих селективных фильтров соединены с входом блока деления 7. Входы блока сравнения 9 подключены к выходам блока деления 7 и задатчика коэффициента сглаживания 8, а выход - к входу блока регистрации 10, подключенного через дешифратор 11 к блоку индикации 12.

Устройство работает следующим образом.

Выпрямленное напряжение с входа СФ 2, содержащее постоянную составляющую и ряд гармонических составляющих, подается на вход одного развязывающего блока 5^', который отделяет постоянную составляющую этого напряжения и изолирует элементы 6-12 от воздействия высокого напряжения 3,3 кВ. С выхода блока 5^' для каждого канала оценки сглаживания выпрямленного напряжения ряд гармонических составляющих подается на вход селективного фильтра 6^', в который из указанного ряда гармоник выделяют заданную k-ю гармонику. Последняя с выхода фильтра 6^' подается на первый вход блока деления 7. Выпрямленное напряжение с выхода СФ 2, содержащее постоянную составляющую и ряд гармонических составляющих, подается на вход другого развязывающего блока 5^'', который отделяет постоянную составляющую этого напряжения и изолирует элементы 6-12 от воздействия высокого напряжения 3,3 кВ. С выхода блока 5^'' для каждого канала оценки сглаживания выпрямленного напряжения ряд гармонических составляющих подается на вход селективного фильтра 6^'', который из указанного ряда гармоник выделяет заданную k-ю гармонику. Последняя с выхода фильтра 6^'' подается на второй вход блока деления 7. Блок деления 7 производит определение коэффициента сглаживания К_ш СФ 2 путем деления напряжений k-й гармоники до СФ и после него. С задатчика коэффициента сглаживания 8 сигнал, пропорциональный нормируемой величине коэффициента сглаживания К_шн, подается на первый вход блока сравнения 9, а с выхода блока 7 сигнал, пропорциональный значению К_ш, подается на второй вход блока сравнения 9. Блок сравнения 9 выполняет сравнение величин К_ш и К_шн. При К_ш < К_шн с выхода блока 9 на вход блока регистрации неисправности 10 подается сигнал. При срабатывании блока 10 через дешифратор 11 подается сигнал, приводящий к срабатыванию блока индикации 12.

Если блоком индикации 12 зафиксировано, что неисправность соответствует гармонике k_f, то это указывает на выход из строя элемента СФ 2, предназначенного для сглаживания гармоники k_f.

Предлагаемое устройство обеспечивает сокращение времени отключения ТП при проведении профилактических и ремонтных работ, которые вызывают полное прекращение движения поездов или существенное сокращение пропускной способности электрифицированного участка. Кроме того, сокращаются трудовые затраты при ремонте СФ. Это обусловлено тем, что предлагаемое устройство позволяет при диагностике выявлять неисправность конкретного элемента СФ и производить только его ремонт. (56) Трейвас М. Д. Высшие гармоники выпрямленного напряжения на тяговых подстанциях постоянного тока. М. : Транспорт, 1964, с. 87.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА , содеpжащее два pазвязывающих блока, вход одного из котоpых подключен к входу сглаживающего фильтpа, а вход дpугого - к выходу последнего, отличающееся тем, что в него введены каналы оценки сглаживания гаpмонических составляющих выпpямленного напpяжения, каждый из котоpых выполнен с двумя селективными фильтpами, блоком деления, задатчиком коэффициента сглаживания, блоком сpавнения, блоком pегистpации неиспpавности, дешифpатоpом и блоком индикации, пpи этом входы селективных фильтpов соединены с выходами соответствующих pазвязывающих блоков, а выходы - с входами блока деления, входы блока сpавнения подключены к выходам блока деления и задатчика коэффициента сглаживания, а выход - к входу блока pегистpации неиспpавности, включенного последовательно с дешифpатоpом и блоком индикации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2