УСТРОЙСТВО ДЛЯ 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 устройства для 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 токов 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.

Известны устройства распознавания короткого замыкания методом зондирующего импульса. Известен испытатель коротких замыканий линий (ИКЗ), содержащий трансформатор питания, эталонные резисторы, параллельно которым включен выпрямительный мост, магнитный усилитель, выходное реле, "сухие" контакты которого включены в цель линейного выключателя [1]
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 0,6 Ом, что характерно для цепи с коротким замыканием, реле своими контактами разрывает цепь линейного выключателя и дает запрещение на автоматическое включение линейного 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 ИКЗ является относительная сложность, а также 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 испытатель коротких замыканий, приведенный в [1] на с.63 (рис. 6.9). Принцип действия известного устройства основан на зондировании линии однополупериодным током. Известное устройство содержит 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 B. 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 устройства является относительная сложность распознавания короткого замыкания и перегрузки в линии.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является [2]
Известное устройство содержит датчик тока (измеритель контролируемого напряжения), 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 триггерам запуска, соединенным, в свою очередь, с соответствующими исполнительными блоками с сигнализацией причины отключения автоматического выключателя. Второй пусковой блок служит для пуска первого триггера при отключении выключателя от токов короткого замыкания. Третий пусковой блок служит для пуска второго триггера запуска при отключении выключения от токов перегруза. Первый пусковой блок служит для пуска третьего триггера запуска при отключении выключателя устройством токовременной зашиты, которое входит в состав схемы управления выключателем. Сущность известного устройства получение информации о причинах отключения автомата для принятия правильных действий оператором подстанции при устранении аварии на контактной сети трамвая и троллейбуса.

Недостатком известного устройства является относительно сложный алгоритм обработки токового сигнала, а также использование в составе устройства 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. Кроме того, функциональная схема известного устройства предполагает скачкообразное изменение тока и при коротком замыкании, и при перегрузке, в то время как индуктивность в цепи обуславливает колебательный характер изменения тока.

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

Указанная задача решается благодаря тому, что устройство для распознавания причины отключения автоматического выключателя, содержащее подсоединенный к силовому фидеру измеритель контролируемого сигнала, выход которого связан с входом триггера, выход которого связан с блоком сигнализации причины отключения автоматического выключателя, согласно изобретению снабжено двумя пороговыми элементами и двумя источниками опорного напряжения. При этом первые входы обоих пороговых элементов подключены к выходу измерителя контролируемого сигнала. Второй вход каждого порогового элемента подключен к соответствующему источнику опорного напряжения. Выходы пороговых элементов подключены к соответствующим входам триггера.

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 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - качественный график, отображающий переходный процесс в силовом фидере при отключении последнего при коротком замыкании; на фиг. 3- качественный график, отображающий переходный процесс в силовом фидере при перегрузе. Графики отражают результаты испытаний, проведенных на штатной аппаратуре тяговых подстанций городского электротранспорта. На фиг. 2,3 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.

Устройство для распознавания причины отключения автоматического выключателя содержит 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. 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.

Устройство для распознавания причины отключения автоматического выключателя работает следующим образом.

Предварительно регистрируют напряжение в силовом фидере при переходных процессах, происходящих при коротком замыкании в линии и при ее перегрузе. При токах короткого замыкания, величина которых превосходит порог срабатывания автоматического выключателя, в силовом фидере происходит переходный процесс, представленный качественно на фиг. 2. В случае ручного отключения автоматического выключателя или отключения по другим причинам, например при перегрузке в линии, в силовом фидере происходит переходный процесс, представленный качественно на фиг.3.

Далее, в зависимости от амплитуды переходного процесса в линии при токе короткого замыкания и перегрузе формируют два опорных напряжения U₁, U₂ разной полярности и сравнивают эти напряжения с напряжением в силовом фидере. При отключении автоматического выключателя сравнение 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 сигнал о том, что U_n > U₂, где U_n- напряжение, снимаемое с делителя напряжения 1, U₂ опорное напряжение, задаваемое источником опорного напряжения 5. При отключении 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 триггера 6 переводится сигналом с порогового устройства 3 в исходное состояние, схема сигнализации 7 выключается.

Наличие информации о том, что произошло отключение выключателя из-за короткого замыкания, позволяет оператору тяговой подстанции сделать 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 перегруза в линии и он может быть включен снова.

Таким образом, благодаря особенности выполнения устройства изобретение позволяет упростить распознавание причины отключения выключения и повысить достоверность информации о причине его отключения при токах выше токов установки максимальной защиты автомата. При этом изобретение позволяет продлить срок службы контактов автоматического выключателя, так как отпадает необходимость в дополнительных включениях для выяснения, что произошло на линии.

Использование: в защите контактных сетей, в частности, трамвая и троллейбуса. Сущность: устройство содержит подсоединенный к силовому фидеру измеритель контролируемого сигнала, выход которого подключен к первым входам первого и второго пороговых устройств. Ко вторым первого и второго пороговых устройств подключены соответственно первый и второй источники опорного напряжения. Выходы пороговых устройств подключены к соответствующим входам триггера, а к выходу последнего подключена схема сигнализации причины отключения автоматического выключателя. При работе устройства 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 перегрузе формируют два опорных напряжения разной полярности и сравнивают эти напряжения с напряжением 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.

Устройство для распознавания причины отключения автоматического выключателя, содержащее присоединенный к силовому фидеру измеритель контролируемого сигнала, триггер, выход которого связан со схемой сигнализации причины отключения автоматического выключателя, отличающееся тем, что оно снабжено двумя пороговыми устройствами и двумя источниками опорного напряжения разной полярности, измеритель контролируемого сигнала выполнен в виде делителя напряжения, к выходу которого подключены первые входы обоих пороговых устройств, второй вход каждого порогового устройства подключен к соответствующему источнику опорного напряжения, а выходы пороговых устройств подключены к соответствующим входам триггера.