СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ПРИЧИНЫ ОТКЛЮЧЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к защитам контактных сетей, в частности к защитам контактной сети трамвая и троллейбуса.

Известны способы распознавания причины отключения автоматического выключателя (автомата), разрывающего цепь питающего фидера контактной сети городского электротранспорта. Причиной отключения автомата может быть либо ток короткого замыкания, либо пиковые значения тока нагрузки, величины которых превышают величину уставки срабатывания автомата. Распознавание причины отключения автоматического выключателя позволяет продлить срок службы контактов последнего, а главное сократить время простоя электротранспорта.

Известен способ распознавания короткого замыкания в цепи с электромагнитной нагрузкой с помощью зондирующего импульса, который осуществляется испытателем короткого замыкания (ИКЗ) [1] ИКЗ содержит трансформатор питания, эталонные резисторы, параллельно которым включен выпрямительный мост, магнитный усилитель, выходное реле, "сухие" контакты которого включены в цепь линейного выключателя. Испытание ведется однополупериодным током, посылаемым в линию. Величина тока зависит от сопротивления линии. ИКЗ настраивается так, что при сопротивлении линии более 1,2 Ом выходное реле дает разрешение на автоматическое включение линейного выключателя. Если сопротивление линии менее 06 Ом, что характерно для цепи с коротким замыканием, реле разрывает цепь линейного выключателя и дает запрещение на автоматическое включение автоматического выключателя. Управление работой ИКЗ осуществляется посредством магнитного усилителя, в зависимости от магнитных потоков, создаваемых его обмотками, при этом магнитный усилитель работает в режиме ключа.

Недостатком известного способа распознавания является то, что ИКЗ предполагает настройку на конкретное сопротивление линии, которое может иметь переменную величину как в зависимости от длины линии, так и от времени года.

Известен также способ распознавания причины отключения автоматического выключателя, который осуществляется в ИКЗ [1, с. 63 (рис. 6, 9)]
В известном способе с помощью зондирования линии однополупериодным током контролируют электрические параметры в силовом фидере и при отключении автоматического выключателя формируют сигнал аварийного состояния. Способ реализуется устройством, содержащим подсоединенный к силовому фидеру делитель напряжения, устройство сравнения и схему сигнализации. В отличие от уже упомянутого ИКЗ в устройстве сравнения этого ИКЗ вместо магнитного усилителя используется релейная схема. Падение напряжения на эталонном резисторе подается через выпрямительный мост на обмотку реле напряжения с уставкой 30 В. Срабатывание реле напряжения связано с величиной падения напряжения на эталонном резисторе, которая определяет состояние линии. В этом устройстве мостовая схема и реле по существу выполняют функцию порогового устройства. При достижении на эталонном резисторе напряжения срабатывания реле напряжения своими контактами включает выходное реле, "сухие" контакты которого включены в цепь автоматического выключателя и в схему сигнализации. При срабатывании выходного реле происходит отключение линейного выключателя и срабатывает схема сигнализации.

Недостатком известного способа является относительная сложность распознавания короткого замыкания и перегрузки в линии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ распознавания причины отключения, в котором контролируют электрический параметр в силовом фидере и при отключении автоматического выключателя формируют сигналы аварийного состояния [1] Способ реализуется устройством, содержащим датчик тока (измеритель контролируемого сигнала), представляющий собой шунт, включенный в защищаемый фидер контактной сети. К выходу датчика тока подключены пусковой блок и последовательно включенные усилитель, дифференцирующий элемент и усилитель импульсов, подключенный к двум другим пусковым блокам. На входе усилителя установлен делитель напряжения, позволяющий его подключить к шунтам на различный номинальный ток. В качестве дифференцирующего элемента использована RC-цепь. Упомянутые три пусковых блока подключены к соответствующим исполнительным блокам с сигнализацией. Второй пусковой блок служит для пуска первого триггера при отключении выключателя от токов перегруза. Первый пусковой блок служит для пуска третьего триггера запуска при отключении выключателя устройством токовременной защиты, которое входит в состав схемы управления выключателем. Известный способ обеспечивает наличие для оператора дополнительной информации о том, что произошло отключение автомата от короткого замыкания или от перегруза или о том, что произошло отключение автомата от работы устройства токовременной защиты. Таким образом, этот способ позволяет продлить срок службы контактов автоматического выключателя, так как отпадает необходимость в дополнительных включениях для выяснения, что произошло на участке питания.

Недостатком известного способа является относительно сложный алгоритм обработки токового сигнала, а также то, что устройство для реализации этого способа предполагает использование дифференцирующего элемента. Поскольку снимаемый с датчика токовый сигнал, как правило, содержит помехи, то информация на выходе усилителя не всегда является достоверной, тем более что дифференцируется и скачок при изменении тока от установившегося значения до нуля.

Задачей изобретения является упрощение распознавания причины автоматического выключателя силового фидера и повышение достоверности информации о причине его отключения.

Указанная задача решается благодаря тому, что в известном способе распознавания причины отключения автоматического выключателя, заключающемся в том, что в силовом фидере контролируют электрический параметр и при отключении автоматического выключателя формируют сигнал аварийного состояния, согласно изобретению, в качестве контролируемого параметра используют напряжение силового фидера, которое сравнивают с двумя предварительно сформированными опорными напряжениями разной полярности, соответствующими характеру переходных процессов, происходящих при коротком замыкании в линии и при ее перегрузке. С момента отключения автоматического выключателя сравнение производят в пределах по меньшей мере одного периода затухания напряжения в силовом фидере. При этом формируют разностные сигналы, последовательность которых используют для формирования сигнала аварийного состояния.

Принципиально новым в заявленном способе является то, что в его основу положено качественное различие переходных процессов в силовом фидере реальной линии, происходящих при отключении автоматического выключателя при коротком замыкании в линии и при ее перегрузке.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет продлить срок службы автоматического выключателя, так как отпадает необходимость в дополнительных включениях для выяснения, что произошло на линии.

На фиг. 1 представлен качественный график, отображающий переходный процесс в силовом фидере при отключении последнего при коротком замыкании; на фиг. 2 качественный график, отображающий переходный процесс в силовом фидере при перегрузке; на фиг. 3 функциональная схема устройства для осуществления заявленного способа. Графики отражают результаты испытаний, проведенных на штатной аппаратуре тяговых подстанций городского электротранспорта. На фиг. 1, 2 U₁ и U₂ опорные напряжения, задаваемые соответственно источником опорного напряжения 4, 5. Величины U₁ и U₂ устанавливаются экспериментально в зависимости от переходного процесса в линии при токе короткого замыкания и перегрузке.

В варианте осуществления изобретения способ реализуется устройством для распознавания причины отключения автоматического выключателя, содержащим подсоединенный к силовому фидеру измеритель контролируемого сигнала 1, выход которого подключен к первым входам пороговых устройств 2, 3. Ко вторым входам пороговых устройств подключены соответственно источники опорного напряжения 4, 5 разной полярности. Выходы пороговых устройств 2, 3 подключены к соответствующим входам триггера 6, а к выходу последнего подключена схема сигнализации 7 причины отключения автоматического выключателя. В варианте осуществления изобретения измеритель контролируемого сигнала представляет собой делитель напряжения, который реализован на резисторах типа МЛТ. В качестве пороговых устройств 2, 3 использованы операционные усилители ОУ544УД2А. Триггер 6 реализован на микросхеме К511ЛА2.

Предварительно регистрируют напряжение в силовом фидере при переходных процессах, происходящих при коротком замыкании в линии и при ее перегрузке. При токах короткого замыкания, величина которых превосходит порог срабатывания автоматического выключателя, в силовом фидере происходит переходный процесс, представленный качественно на фиг. 1. В случае ручного отключения автоматического выключателя или отключения по другим причинам, например при перегрузке линии, в силовом фидере происходит переходный процесс, представленный качественно на фиг. 2.

Далее в зависимости от амплитуды переходного процесса в линии при токе короткого замыкания и перегрузке формируют два опорных напряжения U₁, U₂ разной полярности и сравнивают эти напряжения с напряжением в силовом фидере. С момента отключения автоматического выключателя сравнения производят в пределах по меньшей мере одного периода затухания напряжения в силовом фидере. В исходном состоянии (в рабочем состоянии линии) на выходе триггера 6 нет сигнала, а пороговое устройство 3 постоянно выдает на вход триггера разностный сигнал о том, что U_n>U₂, где U_n - напряжение, снимаемое с делителя напряжения 1, U₂ опорное напряжение, задаваемое источником опорного напряжения 5.

С момента отключения автоматического выключателя происходит падение напряжения U_n, и с выхода порогового устройства 3 прекращается поступление сигнала на вход триггера 6. При этом при достижении напряжения U₁ срабатывает пороговое устройство 2, сигнал на выходе которого переводит триггер 6 в противоположное состояние. На выходе триггера образуется напряжение и срабатывает схема сигнализации 7.

Если последующий рост напряжения в силовом фидере не превысит напряжение срабатывания порогового устройства 3, то отключение автоматического выключателя произошло из-за короткого замыкания.

Если последующий рост напряжения в силовом фидере превысит напряжение срабатывания порогового устройства 3, то отключение автоматического выключателя произошло не по причине короткого замыкания. В этом случае триггер 6 переводится сигналом с порогового устройства 3 в исходное состояние, схема сигнализации 7 выключается.

Наличие информации о том, что произошло отключение автоматического выключателя из-за короткого замыкания, позволяет оператору тяговой подстанции сделать вывод, что необходимо выслать аварийную бригаду для осмотра контактной сети и не включать выключатель.

Наличие информации о том, что произошло отключение автоматического выключателя не по причине короткого замыкания, позволяет оператору сделать вывод, что произошло отключение автомата из-за перегрузки в линии и он может быть включен снова.

Таким образом, предлагаемый способ распознавания причины отключения автоматического выключателя позволяет упростить распознавание причины отключения выключателя и повысить достоверность информации о причине его отключения при токах выше токов уставки максимальной защиты автомата. При этом изобретение позволяет продлить срок службы контактов автоматического выключателя, так как отпадает необходимость в дополнительных выключениях для выяснения, что произошло на линии.

Использование: в защите контактных сетей, в частности, трамвая и троллейбуса. Сущность: предварительно регистрируют напряжение в силовом фидере контактной сети при переходных процессах, происходящих при коротком замыкании в линии и при ее перегрузке. Далее в зависимости от амплитуды переходного процесса в линии при токе короткого замыкания и перегрузке формируют два опорных напряжения разной полярности и сравнивают эти напряжения в силовом фидере. При отключении автоматического выключателя сравнение производят в пределах по меньшей мере одного периода затухания напряжения в силовом фидере. При этом формируют разностные сигналы, последовательность которых используют для формирования сигнала аварийного состояния. Изобретение позволяет упростить распознавание причины отключения автоматического выключателя, разрывающего цепь питающего фидера контактной сети городского электротранспорта, а также повысить достоверность информации о причине отключения. 3 ил.

Способ распознавания причины отключения автоматического выключателя, заключающийся в том, что в силовом фидере контролируют электрический параметр и при отключении автоматического выключателя формируют сигнал аварийного состояния, отличающийся тем, что в качестве контролируемого параметра используют напряжение силового фидера, которое сравнивают с двумя предварительно сформированнными опорными напряжениями разной полярности, соответствующими характеру переходных процессов, происходящих при коротком замыкании в линии и при ее перегрузке, а с момента отклонения автоматического выключателя сравнение производят в пределах по меньшей мере одного периода затухания напряжения в силовом фидере, формируют разностные сигналы, последовательность которых используют для формирования сигнала аварийного состояния.