Способ защиты тяговых сетей постоянного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 221178 (2j) 2686592/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 301280, Бюллетень N9 48

Дата опубликования описания. 30,1280 (ii)79241 7 (51)М. Кл З

Н 02 Н 3/08

В 60 М 3/00

Государственный комнтет

СССР яо делам изобретений н открытнй (53) УДК 621. 316..925(088.8) (72) Авторы изобретения

t0.Ë. Беньяш и В.Н. Пупынин

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (7 3 ) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТЯГОВЫХ СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам релейной защиты тяговых сетей постоянного тока от токов короткого замыкания и может быть использовано для защиты тяговой сети метрополитена, магистральных железных дорог и промышленных предприятий.

Известен способ защиты тяговых сетей постоянного тока, основанный на выделении приращенйя тока с помощью постоянно включенных интегрирующих цепей (интеграторов), сравнении величины выделенного приращения тока с уставкой и подаче сигнала на отключение выключателя защищаемой сети (1) .

Существенный недостаток известного способа защиты состоит в том, что в силу большой постоянной времени интегрирующей цепи, выделенное приращение тока существует продолжительное время и если первичный ток изменяется быстро следующими друг за другом скачками, то выделенное приращение тока образуется иэ нескольких наложенных друг на друга сйачков тока, в силу чего устройства защиты, выполненные по этому способу, приходится отстраивать не от приращения тока, соответствующего каждому отдельному скачку первичного тока, а от приращения тока, соответствующего сумме наложенных друг на друга скачков, с учетом, затухания каждого из них, происходящего с постоянной времени интегрирующей цепи. Такое суммарное приращение тока хотя и меньше соответствующего суммарного приращения первичного тока, приведен,ного к одному масштабу, но, однако, больше приращения при отдельном скачке первичного тока и поэтом устройства защиты, выполненные по этому спо15 собу, имеют загрубленную уставку и не позволяют реализовать высокую чувствительность, какую дало бй выделение приращений от каждого отдельного скачка.

2() Наиболее близким по технической сущности к описываемому способу является способ защиты тяговых сетей постоянного тока,при котором интегрирующая цепь (ийтегратор) нормально

25 отключены и подключаются лишь в момент, когда скорость нарастания тока достигает определенного порогового значения, а отключаются через заранее заданное время (2). Этот способ

3Q позволяет не учитывать ни величину, 792417 ни приращение тока, предшествующих моменту включения интегрирующей цепи ,(интегратора), что является его достоинством. Недостатком такого способа выделения приращения является его малая чувствительность. В случае, когда. скорость нарастания тока при пуске больше, чем при коротком замыкании (наиболее важный и наиболее трудный для защиты случай), этот способ вооб,ще неприемлем, так как приращение тока, выделенное при нагрузке, оказывается большим, чем приращение тока, выделенное при коротком замыкании.

Целью настоящего. изобретения является повышение чувствительности способа защиты тяговых сетей постоянного тока, Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты тяговых сетей постоянного тока, путем вы- 20 целения приращения тока с момента времени, когда скорость нарастания тока достигает заранее заданного порогового значения, сравнение выделенного приращения тока с уставкой, при 25 превышении которой формируют сигнал защиты с последующим прекращением выделения приращения тока, постоянно контролируют скорость нарастания тока и прекращение выделения приращения тока осуществляют в момент времени, когда скорость нарастания тока становится ниже упомянутого порогового значения, Выделенное таким образом приращение тока соответствует отдельному приращению тока, которое при пуске подвижного состава всегда много меньше, чем отдельное приращение тока при коротком замыкании, этим и достигают повьиаения чувствительности способа. 40

На фиг. 1 и 2 изображены структурные схемы, являющиеся примерами выполнения устройств защиты по описываемому способу на фиг. 3 приведены кривые изменения первичных токов и 45 кривые выделенных приращений токов при пуске подвижного состава и при коротком заьыкании, справедливые для обоих примеров выполнения защитных .устройств.

Устройство защиты со структурной схемой по фиг. 1 содержит датчик скорости нарастания тока 1, интегратор

2, компараторы 3 и 4.

В момент превышения скоростью нарастания тока порогового значения, 55 компаратор 3 срабатывает, сигнал с его выхода включает интегратор 2. На вы- ходе интегратора появляется сигнал, соответствующий приращению тока, отсчитываемого с указанного выше момен- щ та времени. Этот сигнал с помощью компаратора 4 сравнивается с уставкой и, при превышении последней, компаратор 4 выдает сигнал на отключение выключателя защищаемой сети. В момент времени, когда скорость нарастания

:тока становится ниже порогового значения, компаратор 3 отключает интегратор 2, при этом сигнал на выходе последнего исчезает. устройство защиты со структурной схемой по фиг. 2 содержит датчик скорости нарастания тока 1, компараторы 3 и 4, датчик тока 5, ключ 6, конденсатор 7, дифференциальный усилитель 8.

Работа устройства защиты по фиг.2 происходит следующим образом.

В момент превышения. скоростью нарастания тока порогового значения компаратор 3 срабатывает, на его выходе появляется сигнал, приводящий к размыканию ключа 6. Благодаря этому на конденсаторе 7 сохраняется напряжение, соответствующее величине тока в момент превышения скоростью нарастания тока порогового значения.

Это напряжение поступает на нижний вход дифференциального усилителя 8.

На верхний вход этого усилителя поступает напряжение, соответствующее текущему значению тока. На выходе дифференциального усилителя 8 появляется сигнал, соответствующий приращению тока, -отсчитываемого с указанного выше момента срабатывания компаратора 3. Этот сигнал с помощью компаратора 4 сравнивается с уставкой и, при превышении последней, компаратор 4 выдает сигнал на отключение выключателя защищаемой сети. В момент времени, когда скорость нарастания тока становится ниже порогового значения, сигнал с компаратора 3 исчезает, ключ 6 замыкается. Благодаря этому на оба входа дифференциального усилителя 8 начинает поступать одно и то же напряжение и поэтому сигнал на выходе усилителя 8 исчезает.

На фиг. 3 кривая 9 изображает изменение тока в защищаемой цепи во времени при гуске подвижного состава, а кривая 10 — при коротком заьыкании. Токи, описываемые кривыми 9 и 10 поступают на входы датчика скорости нарастания тока 1 фиг. 1, на датчик тока 5 и датчик скорости нарастания тока 1 фиг. 2, соответствен но. На этих кривых точками 11, 12, 13, 14 отмечены моменты превышения скоростью изменения тока пороговой величины при пуске, а точкой 15 — при коротком замыкании. Моменты, когда скорость изменения тока становится ниже пороговой величины на кривых пуска и короткого замыкания соответственно отмечены точками 16, 17, 18, 19 и 20. Пороговая величина скорости изменения тока соответствует наклону касательных в указанных точках.

Кривая 21 изображает выделенные приращения тока при пуске подвижного состава, а кривая 22 — при коротком замыкании, Выделенные приращения тока

792417 реализуются в виде напряжения на выходе интегратора 2 фиг. 1 и на выходе дифференциального усилителя 8 фиг. 2 соответственно. Лунктирная линия 23 на фиг. 3 показывает уставку защйты — порог срабатывания компараторов 4 (фиг. 1 и фиг. 2).

Из кривых фиг. 3 видно, что при применении данного способа защиты, выделяемые приращения тока при коротком замыкании существенно превышают выделяемые приращения тока при нагрузке и что заданием соответствующей уставки легко обеспечить необходимую чувствительность защиты. . Использование данного способа защиты тяговых сетей постоянного тока по- 15 зволит существенно повысить эффективность и надежность систем электроснабжения тяги поездов.

Формула изобретения

Способ защиты тяговых сетей постоянного тока, путем выделения при- . ращения тока с момента времени, когда скорость нарастания тока достигает заранее заданного порогового значения, сравнения выделенного приращения тока с уставкой, при превыаении которой формируют сигнал защиты с последующим прекращением выделения приращения тока, отличающийс я тем, что, с целью повыаения чувствительности постоянно контролируют скорость нарастания тока и прекращение выделения приращения тока, осуществляют в момент времени, когда скорость нарастания тока становится ниже упомянутого порогового значения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1." Кучма К.Г.,Марквардт Г.Г. и

Пупынин В.Н. Защита токов короткого замыкания- в контактной сети. М., Трансжелдориздат, 1960.

2. ПатенТ Японии, кл. 58 3 и 52-37581, 1977.

792417! (I

Фиа 3

Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9591/56

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Т. Щеголькова

Редактор Л. Гольдина Техред H.Ãðàá Корректор С. Шекмар