СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИМ ПОВТОРНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ФИДЕРА С КОНТРОЛЕМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В КОНТАКТНОЙ СЕТИ Российский патент 2013 года по МПК G01R31/02 

Описание патента на изобретение RU2498328C1

Изобретение относится к системе автоматизации электрических железных дорог, а именно к способу управления автоматическим повторным включением (АПВ) выключателя фидера с контролем короткого замыкания в отключенной контактной сети.

Известен способ управления автоматическим повторным включением (АПВ) выключателя фидера с контролем наличия короткого замыкания в контактной сети двухпутного участка с постом секционирования и с трансформатором напряжения для контроля наведенного напряжения в контактной сети, причем по опорам контактной сети проходит линия ДПР [1]. Этот способ управления принимаем за прототип.

Способ по прототипу заключается в том, что после аварийного отключения выключателя фидера измеряют наведенное напряжение на выходе низкочастотного фильтра трансформатора напряжения в отключенной контактной сети, и, если оно меньше базового значения Ao (принимается Ao=400 B), то устанавливают запрет на включение фидера, а при напряжении более Ao подается команда на включение фидера контактной сети

Однако при больших нагрузках на смежном не отключенном пути (более 500 A) и при наличии КЗ на отключенной контактной сети напряжение может быть более Ao=400 B и фидер будет включен на КЗ с известными негативными последствиями. В этом недостаток рассматриваемого способа [1].

Аналогичный недостаток и в устройстве по изобретению [2] при больших нагрузках в не отключенной контактной сети смежного пути.

В [1] и [2] для ограничения магнитной составляющей наведенного напряжения устанавливают низкочастотные фильтры на выводах трансформатора напряжения. Однако фильтры наряду со снижением напряжения высших гармоник снижают напряжение и первой гармоники, тем самым понижают чувствительность в определении факта отсутствия КЗ.

Характеристика магнитной составляющей наведенного напряжения представлена в [3, рис 1.5 и 1.6].

Цель изобретения - повысить надежность определения устойчивого или проходящего КЗ в отключенной контактной сети для управления АПВ.

Для реализации указанной цели согласно способу по прототипу [1] выделяют первую (U(1)) и третью (U(3)) гармоники наведенного напряжения, рассчитывают их отношение (B=U(3)/U(1)), и если B меньше Bo, где Bo - первое базовое значение, и U(1) больше Ao, где Ao - второе базовое значение, то производят включение выключателя фидера, а если В больше Bo или U(1) меньше Ao, то устанавливают запрет на включение выключателя фидера.

Такой способ управления АПВ, во-первых, даже при большой нагрузке на не отключенном пути, когда будет большая магнитная составляющая в наведенном напряжения, даст возможность правильно оценить аварийную обстановку.

Во-вторых, этот способ будет правильно реагировать на аварийную обстановку при любой схеме поста секционирования (ПС). Если ПС с групповой защитой минимального напряжения на отключение всех выключателей ПС с выдержкой времени (так называемый, неселективный способ работы защит [2], который также распространен и на участки с ПС на разъединителях), то при аварийном отключении всех выключателей подстанций межподстанционной зоны, наведенное напряжение будет только от ДПР (то есть, будет практически отсутствовать магнитная составляющая).

Если на посту секционирования - индивидуальные защиты на включателях, то при аварийном отключении выключателя с ТН, в контролирующем наведенном напряжении в общем случае будут присутствовать и электрическая, и магнитная составляющие.

Полная автоматизация электроснабжения тяговой сети предусматривает установку трансформаторов напряжения ТН на всех фидерах тяговых подстанций.

Для пояснения предлагаемого способа управления АПВ рассмотрим структурную схему (рис.1).

1 - шины 27,5 кВ тяговой подстанции.

2, 3 - выключатели фидеров контактной сети.

4 - выключатель фидера ДПР.

5, 6 - контактная сеть четного и нечетного пути.

7 - линия ДПР.

8 - трансформатор напряжения ТН контроля наведенного напряжения.

9 - пост секционирования контактной сети.

10 - выходной контакт реле аварийного отключения выключателя 2.

11 - блок расчета первой гармоники напряжения.

12 - блок расчета третьей гармоники напряжения.

13 - блок сравнения U(1)>Ao.

14 - расчетный блок B=U(3)/U(1)).

15 - блок сравнения B<Bo.

16 - блок И.

17 - блок ИЛИ.

18 - команда на включение выключателя по АПВ.

19 - команда на запрет включения выключателя.

Разберем работу схемы, реализующей предлагаемый способ управления АПВ.

Пусть ПС - с индивидуальной защитой каждого выключателя. Тогда при работе защиты на фид. 2 отключается выключатель этого фидера и одновременно смежный выключатель фидера ПС 9, кроме того, замыкается выходной контакт 10 реле аварийного отключения выключателя 2. Контактная сеть 5 остается без напряжения питания.

Наведенное напряжение от трансформатора напряжения 8 поступает на блок 11 расчета первой (U(1)) и на блок 12 расчета третьей (U(3)) гармоник напряжения. Далее определяют в расчетном блоке 14 отношение гармоник B=U(3)/U(1).

Если по блоку сравнения 15 условие B<Bo не выполняется, или по блоку 13 напряжение U(1) не больше Ao, то после блока ИЛИ 17 дается команда 19 на запрет включения выключателя (15). Если же по блоку сравнения 15 B<Bo и по блоку 13 наведенное напряжение U(1)>Ao, то после блока И 16 дается команда на включения 18 выключателя фидера 2.

Если ПС с групповой защитой с выдержкой времени, то при работе защит на фид. 2 отключается выключатель этого фидера и остальные фидера межподстанционной зоны. Контактная сеть двух путей обесточена. Наведенное напряжение будет только от ДПР, то-есть наведенное напряжение будет иметь практически электрическую составляющую. Алгоритм работы будет такой же, как вышеуказанный.

Расчет базовых значений Ao и Bo

По опыту измерений на Горьковской ж.д. на разных участках в различных ситуациях при КЗ максимальное замеренное напряжение на трансформаторе ТН при отключенной контактной сети не превосходило 350 B. Поэтому принимаем Ao=350 B, хотя это значение следует уточнить по мере накопления опыта работы на участках железных дорог разной грузонапряженности.

Что касается Во, то можно воспользоваться исследованиями [3, рис.1.15], где приводится график значений амплитуд напряжения гармоник магнитной составляющей наведенного напряжения. Отношение указанных амплитуд 3 и 1 гармоник 0,56. Надо учесть, что указанные значения получены при электровозах типа ВЛ-80 с с повышенным содержанием гармоник тока. Поэтому предлагаем ужесточить эту норму и принять Во=0,3. Чем меньше значение Во, тем с большей уверенностью будет дана команда на включение фидера по АПВ.

Источники информации

1. Герман Л.А., Герман В.Л. Диагностика аварийных ситуаций контактной сети переменного тока железных дорог. Электроника и электрооборудование транспорта (ЭЭТ) №3 - 2008. С 41-47.

2. Патент на изобретение №2397502 от 29.04.2009 Устройство контроля проходящего и устойчивого короткого замыкания в контактной сети переменного тока (Герман Л.А., Герман В.Л.)

3. Ратнер М.П. Индуктивное влияние электрифицированных железных дорог на электрические сети и трубопроводы. М.: Транспорт, 1966. 164 с.

Похожие патенты RU2498328C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИМ ПОВТОРНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ПОДСТАНЦИИ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДВУХПУТНОГО УЧАСТКА 2020
  • Герман Леонид Абрамович
  • Субханвердиев Камиль Субханвердиевич
  • Карпов Иван Петрович
RU2744492C1
Способ управления автоматическим повторным включением выключателя 2023
  • Герман Леонид Абрамович
  • Жевлаков Дмитрий Александрович
  • Герман Илья Вадимович
  • Саликов Илья Александрович
  • Котельников Александр Сергеевич
  • Блохинцев Владимир Александрович
  • Галин Артем Денисович
  • Яшков Егор Александрович
RU2803041C1
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2005
  • Герман Леонид Абрамович
  • Герман Вадим Леонидович
  • Марков Алексей Юрьевич
RU2316779C2
Способ автоматического повторного включения (АПВ) питающих линий контактной сети двухпутного участка системы 25 кВ с постом секционирования на разъединителях 2022
  • Герман Леонид Абрамович
  • Субханвердиев Камиль Субханвердиевич
  • Куликов Александр Леонидович
RU2795540C1
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ТЯГОВОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2005
  • Герман Леонид Абрамович
  • Герман Вадим Леонидович
  • Марков Алексей Юрьевич
  • Семенов Владимир Яковлевич
  • Герасимов Николай Иванович
RU2316777C2
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДВУХПУТНОГО УЧАСТКА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ 2012
  • Герман Леонид Абрамович
  • Герман Вадим Леонидович
  • Жевлаков Дмитрий Александрович
  • Попов Александр Юрьевич
RU2531025C2
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОХОДЯЩЕГО И УСТОЙЧИВОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2009
  • Герман Леонид Абрамович
  • Герман Вадим Леонидович
RU2397502C1
Способ автоматизации повторного включения (АПВ) выключателей двухпутного участка переменного тока тягового электроснабжения с постом секционирования на разъединителях 2022
  • Герман Леонид Абрамович
  • Герман Илья Вадимович
  • Карпов Иван Петрович
RU2793578C1
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2008
  • Герман Леонид Абрамович
  • Герман Вадим Леонидович
RU2365929C1
СПОСОБ ЧАСТИЧНО НЕСЕЛЕКТИВНОЙ ЗАЩИТЫ ТЯГОВОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2016
  • Герман Леонид Абрамович
  • Пупынин Владимир Николаевич
  • Субханвердиев Камиль Субханвердиевич
  • Сотов Алексей Александрович
RU2647108C1

Реферат патента 2013 года СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИМ ПОВТОРНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ФИДЕРА С КОНТРОЛЕМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В КОНТАКТНОЙ СЕТИ

Изобретение относится к системе автоматизации электрических железных дорог, а именно к способу управления автоматическим повторным включением (АПВ) выключателя фидера с контролем короткого замыкания в отключенной контактной сети. Способ управления автоматическим повторным включением выключателя фидера с контролем короткого замыкания в контактной сети двухпутного участка с постом секционирования и с трансформатором напряжения для контроля наведенного напряжения в контактной сети, причем по опорам контактной сети проходит линия ДПР (линия два провода рельс), заключается в том, что после аварийного отключения выключателя фидера измеряют наведенное напряжение в контактной сети. При этом согласно способу выделяют первую (U(1)) и третью (U(3)) гармоники наведенного напряжения, рассчитывают их отношение (B=U(3)/U(1)), и если B меньше Bo, где Bo - первое базовое значение, и U(1) больше Ao, где Ao - второе базовое значение, то производят включение выключателя фидера, а если B больше Bo или U(1) меньше Ao, то устанавливают запрет на включение выключателя фидера. Технический результат - повышение надежности определения коротких замыканий на линии контактной сети. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 498 328 C1

Способ управления автоматическим повторным включением выключателя фидера с контролем короткого замыкания в контактной сети двухпутного участка с постом секционирования и с трансформатором напряжения для контроля наведенного напряжения в контактной сети, причем по опорам контактной сети проходит линия ДПР (линия два провода рельс), заключающийся в том, что после аварийного отключения выключателя фидера измеряют наведенное напряжение в контактной сети, отличающийся тем, что выделяют первую (U(1)) и третью (U(3)) гармоники наведенного напряжения, рассчитывают их отношение (B=U(3))/U(1)), и если B меньше Bo, где Bo - первое базовое значение, и U(1) больше Ao, где Ao - второе базовое значение, то производят включение выключателя фидера, а если B больше Bo или U(1) меньше Ao, то устанавливают запрет на включение выключателя фидера.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2498328C1

Герман Л.А., Герман В.Л
Диагностика аварийных ситуаций контактной сети переменного тока железных дорог
Электроника и электрооборудование транспорта (ЭЭТ), № 3, 2008, с.41-47
Способ изготовления электродов для дуговых ламп 1929
  • Пузанков К.Н.
SU20205A1
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНЦЕВОЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 1932
  • Дубов И.А.
SU31880A1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ФИДЕРНЫМ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 27,5 кВ И 2 × 27,5 кВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2006
  • Пупынин Владимир Николаевич
  • Герман Леонид Абрамович
RU2317622C1
US 5132867 A, 21.07.1992
WO 2010142525 A1, 16.12.2010
Пупынин В.Н., Герман Л.А.

RU 2 498 328 C1

Авторы

Герман Леонид Абрамович

Герман Вадим Леонидович

Даты

2013-11-10Публикация

2012-04-19Подача