Устройство для защиты тяговой сетиот toka короткого замыкания
Союз Советских Социалистических Республик ОП ИСАКИИ ИЗОВЕЕтИНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16. 07. 79 (21) 2798887/24-07 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет Опубликовано 30. 05. 81 ° Бюллетень № 20 fl,àTà опубликования описания 30 . 05 . 8 (51)М. Кл, Гееударстевиный комитет СССР Н 02 Н 3/08 ло делам изобретений и открытий (53) Уд К 621. 3 ) 6, .925 (088.8) i k Ю. Л. Беньяш, В. Н. Пупынин и А, Е. Данскер 7 с Московский ордена Ленина и ордена Трудо ого Красного:. Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТЯГОВОЙ СЕТИ ОТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для защиты от токов короткого замыкания в тяговых сетях, и может быть использовано в электротяговых сетях. Известно. устройство для защиты контактной сети от тока короткого замыкания (1). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защиты от токов ко-. роткого замыкания в сетях постоянного тока, содержащее датчик производной контролируемого тока, диффе ренциатор, нелинейный блок и компаратор, соединенные между собой такр что они образуют вычислительное устройство, назначение которого состоит в определении .ожидаемой установившейся величины тока, причем это определение производится в самом начале изменения тока в цепи по параметрам переходного про,цесса, а именно по величине первой и второй производной тока. Определение установившейся величины тока в начальной стадии его изменения обеспечивает быстродействие 5 устройства, что создает принципиальную воэможность отключения короткого замыкания в самом начале его развития (2) . Однако для тяговых сетей определение только установившейся величины тока не обеспечивает необходимой чувствительности к удаленным коротким замыканиям, так как для большинства 15 участков тяговой сети характерна соизмеримость токов максимальных нагрузок и минимальных токов удаленных коротких замыканий, причем . иногда наблюдается превышение максимальными токами и нагрузок минималь ных токов удаленных .коротких замыканий. Поэтому устройства защиты, реагирующие на установившуюся величину тока, оказываются недостаточно 834813 а вторая производная Ь. — e (ь) » 4 j --1 т г т (1)2 .1 r д1е т 25.0 (s) 40 чувствительными или совершенно нечувствительными к удаленным коротким замыканиям. Цель изобретения — повышение чувствительности устройства к удаленным коротким замыканиям. Указанная цель достигается тем, что устройство для защиты тяговой Ъ сети от .тока короткого замыкания, содержащее датчик производной контролируемого тока, подключенный к дифференциатору и нелинейному блоку, выход которого подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого через масштабный усилитель подключен к выходу дифференциатара, и исполнительный орган, дополнительно снабжено вторым компаратором и элементом И, при этом вход второго компаратора подключен к датчику производной контролируемого тока, а выход— к одному из входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу первого компаратора, а выход элемента И подключен к исполнительному opraНУ Такое соединение образует вычислительное устройство, определяющее величину отдельного приращения тока (скачка тока) — Д, сравнивающее его с уставкой и подающее сигнал на отключение выключателя защищаемой линии Благодаря этому обеспечивается быстродействующее отключение минимальных токов удаленных коротких замыканий в специфических условиях тяговой сети. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит датчик 1 производной контролируемого тока, дифференциатор 2, нелинейный блок 3, масштабный усилитель 4, первый компаратор 5, второй компаратор 6, логический элемент И 7 и исполнительный орган 8, В предлагаемом устройстве скачок тока определяется спедующим образом. Известно решение дифференциального уравнения, характеризующего изменение тока в контролируемой цепи 1= 7+ )(q е т ), (1) rpe,1 — величина тока, предшествующего скачку тока; ф A.7 — величина скачка тока; Т вЂ” постоянная времени скачка тока; t — текущее время. Первая производная .тока i равна 1 ,1 Ь| Е Из системы уравнений (2) и (3) можно определить неизвестную вели15 чину Ь (удобнее запись с помощью 4 ХД где Ь Z — величина ожидаемого приращения тока, отсчитываемого от момента измерения. Как показывает выражение (4), эта величина имеет максимальное значение ! в момент начала скачка тока (т.е. при времени =0 ), которое равно 30 величине ожидаемого скачка тока Ь Х, Указанная величина сравнивается с величиной уставки а . Условием срабатывания является выполнение неравенства Ь L) Л Х Дпя аппаратурной реализации более удобна запись выражения (4) с учетом указанного неравенства Устройство работает следующим образом. Задача устройства состоит в решении неравенства (5), при выполнении которого, а также при положительном знаке первой производной на его выходе появляется сигнал о наличии короткого замыкания. При отключении нагрузки вторая про» изводная тока имеет положительный знак. Неравенство (5) при этом всегда выполняется, так как его левая часть в этом случае меньше правой, Отстройку защитного устройства от ложного срабатывания осуществляют по знаку первой производной, которая .при отключении нагрузки всегда отри834813 30 аказ 4115/81 Подписное П "Патент", ул Проектная 4 г ° цательна, а при увеличении тока положительна. Сигнал, пропорциональный производной контролируемого тока, получают при помощи датчика 1 производной, 5 Возведение этого сигнала в квадрат I производят нелинейным блоком 3, вторую производную получают при прохождении сигнала с датчика 1 производной через дифференциатор 2, а с по- 1О мощью масштабного усилителя 4 производят умножение сигнала с дифференциатора 2 на постоянный коэффициент, соответствующий уставке устройства по величине скачка тока. Знак первой производной тока определяют с помощью компаратора 6. При положительном знаке первой производной сигнал с компаратора 6 поступает на второй вход логического zp элемента И 7, разрешая тем самым передачу сигнала с компаратора 5 на срабатывание исполнительного органа 8. Гораздо большая чувствительность 25 к удаленным коротким замыканиям предлагаемого устройства, реагирующего на скачок тока, по сравнению с известным, реагирующим на установившуюся величину тока, вытекает.из того, что при пуске подвижного состава ток нагрузки возрастает несколь-. кими ступенями, каждая из которых существенно меньше, чем максимально установившийся ток нагрузки, в то время как минимальный скачок тока при коротком замыкании лишь ненамного меньше минимально установившегося тока удаленного короткого замыкания. Следовательно, скачок 4О тока при нагрузке существенно меньше, чем скачок тока при коротком замыкании. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет повысить эффек— тивность и надежность системы электроснабжения электрической тяги. Формула изобретения Устройство для защиты тяговой сети от тока короткого замыкания, содержащее датчик производной контролируемого тока, подключенный к дифференциатору и нелинейному блоку, выход которого подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого через масштабный усилитель подключен к выходу дифференциатора, и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности к удаленным коротким замыканиям, оно дополнительно снабжено вторым компаратором и элементом И, при этом вход второго компаратора подключен к датчику производной контролируемого тока, а выход — к одному из входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу первого компаратора, а выход элемента И подключен к исполнительному органу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кучма К. Г,, Марквардт Г. Г. и Пупынин В. M. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети, — M.: Трансжелдориздат, 1960, с, 168. 2. Авторское свидетельство СССР 148450, кл. Н 01 Н 71/74, 1961.
