Устройство для контроля и защиты электрических сетей постоянного тока пассажирских вагонов от дуговых и искровых повреждений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетекнх

Сецнелистическик

Республик

<н920934 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 15Л079 (21) 2826841/24-07

Р М К з

Н 02 Н 3/08 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет(33) УДК 621. 316. .925 (088 ° 8) Опубликовано 15,04 8 2, бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 1504.82

Ростовский институт инженеров железнодорожйо:Го" транспорта (71) Заявитель

154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАССАЖИРСКИХ. ВАГОНОВ

ОТ ДУГОВЫХ И ИСКРОВЫХ ПОВРЕЖДЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам защиты электрических систем постоянного тока и может быть использовано для контроля и защиты автономных электрических систем пассажирских вагонов.

Известно устройство для защиты: тяговых сетей электрифицированных железных дорог постоянного тока oт ко« ротких замыканий, содержащее датчик тока, два частотных канала, элемент И, реле времени и исполнительный ор- ган (1).

Однако данное устройство не чув-. ствительно к пожароопасным искрейиям.

Наиболее близким к предлагаемому. является устройство для защиты и контроля электрических сетей постоянного тока пассажирских вагонов от ду .— говых и искровых повреждений, кото- ". рое может быть использовано в авто-,. номных электрических системах пас-- сажирских вагонов. Устройство, принцип действия которого основан на анализе высокочастотных составляющих а токе защищаемой сети, содержит приемный элемент, выполненный в виде трансформаторного датчика с тремя o6-. мотками (токовая, шунтовая, вторичная), частотный блок, содержащий пОлосовой фильтр и пороговый элемент, дуговой блок, блок регистрации искрений, включающий интегратор, пороговый элемент и усилитель индикации, блок сброса, выполненный на реле времени и логическом элементе И, элементы И, НЕТ и исполнительный орган, состоящий из реле сигнализации искрений и силового управляющего вентиля (21.

В нормальном режиме работы защищаемой сети гармоники тока (помехи), создаваемые подвагонным генератором, направлены в шунтовой и токовой об15.мотках приемного элемента встречно, а при дуговых и искровых процессах гармоники тока в указанных обмотках направлены согласно. B первом случае

О ЭДС на вторичиой обмотке датчика равна нулю, а во втором - приближенно равна сумме ЭДС токовой и шунтовой обмоток. Это увеличивает чувствительность устройства. С вторичной обмотки приемного элемента сигнал информа25.тивной полосы частот (9-12) кГц превышающий по уровню установку сраба" тывания порогового элемента частотного блока, формируется в пряМоугольные однополярные импульсы одинакового

30 уровня, на разной продолжительности, 920934

1 с входом частотного блока, к выходу которого подключены дуговой блок, блок регистрации искрений и два входа блока сброса, соединенного входом с вторым входом блока регистрации искрений, выход которого соединен с входом элемента НЕТ и входом элемента И, другой вход которого соединен с выходом дугового блока и вторым входом эгемента НЕТ, выход которого подключен к одному из входов исполнительного органа, оно дополнитель- но снабжено вторым исполнительным органом и блоком селективности, вход которого подключен к выходу элемента И, один выход — к другому входу первого исполнительного органа, а другой выход подключен к входу второго исполнительного органа.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока селективности. .Устройство для контроля и защиты электрических сетей пассажирских вагонов от дуговых и искровых повреждений содержит приемный элемент 1, выполненный в виде трансформаторного датчика тока с тремя обмотками, часзависящей от длительности пожароопасного повреждения. С частотного блока сигналы (импульсы) поступают на входы дугового блока, блока регистрации искрений и на два входа блока сброса.

При повторяющейся частоте f 0,8 Гц, 5 характерной для пожароопасного режима, искрениях сформулированный сигнал (импульсы f ) 0,8 Гц и скважность

Q >, 0,3) накапливается интегратором до уровня срабатывания порогового элемента блока регистрации искрений в течение t 2,0 c. .Пороговый элемент, переключаясь, выд.-зт сигнал на вход усилителя индикации. При дуговом повреждении электрической сети сфор- 15 мированный сигнал длительностью

t ) 1,0 с сравнивается по времени с установкой реле времени (время задержки сигнала 1,0 с, время отпуска

60,01 с) дугового блока и поступа- 20 ет на вход элемента И. На другой вход последнего также поступает сигнал с блока искрений, так как время интегрирования непрерывного сигнала интегратором этого блока до уровня срабатывания порогового элемента равно 0,4 с. Временное совпадение сигналов на входе элемента И также является необходимым признаком дугового повреждения защищаемой сети. Сигнал с элемента И идет на вход исполкительного органа, который отключает всю электрическую нагрузку вагона.

При однократной коммутационной помехе сформированный в частотном блоке импульс по времени не превышает время установки дугового блока и блока искрений. Устройство не срабатывает. Кроме того, в устройстве обеспечена защита от ложных срабатываний, которые могут произойти в период под- 40 готовки электрического оборудования вагона к рейсу.

Питание электрической нагрузки большинства типов пассажирских вагонов осуществляется по двум основным 45 фидерам (фидер софитного освещения и сигнализации; фидер кондиционирования и.люминисцентного освещения).

При дуговом повреждении одного из указанных фидеров данное устройство отключает. всю электрическую нагрузку вагона (до устранения повреждения, что значительно снижает эффективность использования электрического оборудования вагона, комфорт и безопасность пассажиров на пути следования, особенно в ночное время.

Цель изобретения - повышение эффективности и селективности.

Это достигается тем, что устройство для контроля и защиты электрических сетей, постоянного тока пассажирских вагонов от дуговых и искровых повреждений, содержащее приемный элемент, включенный на ток и напряжение линии, выход которого соединен 65 тотный блок 2, содержащий полосовой фильтр, выпрямитель и пороговый элемент, дуговой блок 3, блок регистрации искрений 4, содержащий интегратор, пороговый элемент и усилитель индикации, блок сброса 5, выполненный на реле времени и логическом элементе И, элемент НЕТ 6, элемента

И 7, первый исполнительный орган 8, содержащий реле сигнализации и бесконтактный выключатель, второй исполнительный орган 9, содержащий бесконтактный выключатель и блок селективности 10. Блок селективности содержит триггер 11, элемент И 12 по 1, элемент ИЛИ 13 по 1, элемент И 14 по

1,ýëåìåíò ИЛИ 15 йо l,элемент ИЛИ 16 по 1, элемент НЕТ 17 запрет по 1, реле времени 18.

При дуговом повреждении фидера 19 электрической сети вагона сигнал с элемента 1 формируется в блоках 2 и 3 и через элемент 7 поступает на вход блока 10 переключает выходной уровень триггера ll с 1 на 0 и запускает реле времени 18. Кроме того, сигнал с элемента 7 переключает выход элемента 15 с 1 на 0 и вызывает через элемент 17 (запрет на работу элемента 17 отсутствует за счет выдержки. времени реле 18) отключение выключателя исполнительного органа 8.

Электрическая нагрузка фидера 10 отключается. Дуга исчезает. Все входные и выходные уровни элементов блока 8 принимают исходные значения за исключением выходного уровня триггера 11, у которого на выходе по прежнему остается О. Выключатель органа 8 вновь включает электрическую

920934

Формула изобретения

Устройство для контроля и защиты электрических сетей постоянного тока пассажирских вагонов от дуговых и искровых повреждений, содержащее приемный элемент, включенный на ток и напряжение линии, выход которого соединен с входом частотного блока,к выходу которого подключены дуговой блок, блок регистрации искрений и два входа блока сброса, соединенного выходом с вторым входом блока регистрации искрений, выход которого соединен с входом элемента НЕТ и входом элемента И, другой вход которого соединен с выходом дугового блока и вторым входом элемента НЕТ, выход которого подключен к одному нз входов исполнительного органа о т л и ч а кщ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности и селективности, оно дополнительно снабжено вторым исполнительньпч органом и блоком селективности, вход которого подключен к выходу элемента И, один выход подключен к второму входу первого исполнительного органа, а другой выход — к входу второго исполнительного органа.

Источники информации, принятые во внимание йри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 302264, кл. Н 02 Н 3/08, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2684943/24-07, кл. Н 02 Н 3/08, 1978. нагрузку фидзра 19. Если электрическая дуга в фидере 19 загорелась вновь, в этом случае работа всех элементов блока 8 происходит в указанной последовательности ° Кроме того, собирается элемент И 12. Сигнал 1 с выхода 12 поступает на вход 13, меняя выходной уровень 14 с О на 1, который остается неизменным благодаря наличию обратной связи элементов 14 и 13. Таким образом, при повторном возникновении дуги в фидере

19 выключатель органа 8 отключает электрическую нагрузку этого фидера с блокировкой.

При дуговом повреждении фидера 20 электрической сети вагона работа схе- 5 мы устройства происходит в указанной последовательности за исключением того,что после выключения нагрузки фидера 19(этот режим в данном случае пре-. дусмотрен для профилактических целей) 20 дуга не исчезает,,поскольку она горит в фидере 19. Через 0,8 с (установка реле 18) с выхода 18 сигнал идет на запрет работы элемента 17 (включается нагрузка Фидера 19) и на вход элемента ll, сигнал выходного уровня которой меняется с 1. на О.

Орган 9 включает электрическую нагрузку поврежденного Фидера 20. Дуга исчезает. Все выходные и входные уров-ЗО ни элементов блока 8 принимают исходное состояние за исключением триггера 11, выходной уровень которого остается на О. Выключатель органа 9 вновь включает электрическую нагрузку фидера 20. Если дуга в месте повреждения вновь загорается, весь цикл работы схем повторяется. Кроме того, за счет изменения выходного уровня триггера 11 с О на l собирается схе-. ма элемента И 12, и за счет обратной 40 связи между элементами 14 и 13 блоки.ровочный сигнал 1 поступает на элемент 17. Одновременно сигнал с элемента 18 запрещает работу элемента 17. Исполнительный орган 9 отклю 45 чает нагрузку фидера 20 с блокировкой. Блок, находясь в указанных режимах, переводится в исходное состояние с помощью сигнала сброса (например, нажатием кнопки) . 50.

При применении в автономных электроэнергетических системах постоянного тока, например на подвижном составе.железнодорожного транспорта, в частности на пассажирских вагонах, защита от искровых и дуговых. процессов позволяет существенно повысить. надежность, пожарную безопасность систем и комфортабельность пассажирских перевозок. Положительный эффект, как в плане психологическом, так и с точки зрения экономики народного хозяйства достигается за счет увеличения эффективности использования устройства и систем электроснабжения, снижения опасности и улучшення обслуживания пассажиров в пути следования, а также за счет сокращения времени поиска отказа (уменьшается стоимость восстановительного ремонта). Преимуществом данного устройства перед известным является его новая функция диагностирования, т.е. способность определить фидер электрической системы, в котором происходит дуговой процесс (при неизменном количестве приемных элементов устройства), часть дуги, и если последняя вновь загорелась, выключить поврежденный фидер с блокировкой. При этом обеспечивается нормальная работа других электри-,. ческих нагрузок в том числе кондиционирование и одно из двух видов освещения вагона.

920934

3cmpuuатРю

Ь. celeb 5ачонр!

Составитель Т. Щеголькова

Техред И. Гайду . Корректор М. Коста;

Редактор К. Волощук

Заказ 2365/67 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

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

-I