Способ автоматического повторного включения (АПВ) питающих линий контактной сети двухпутного участка системы 25 кВ с постом секционирования на разъединителях Российский патент 2023 года по МПК G01R31/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе автоматизации электроснабжения электрических железных дорог переменного тока, а именно, к устройствам автоматизации выключателей питающих линий контактной сети с постами секционирования на разъединителях.

Уровень техники

Защита межподстанционной зоны двухпутного участка контактной сети переменного тока системы 25 кВ с неселективной защитой контактной сети работает следующим образом [1, 2, 3]. При КЗ в любой точке контактной сети отключаются все четыре выключателя питающих линий контактной сети на смежных тяговых подстанциях. В безтоковую паузу отключаются все четыре управляемых разъединителя на посту секционирования и затем по АПВ1 и АПВ2 включаются все четыре аварийно отключенных выключателя на тяговых подстанциях и повторно отключается тот выключатель, в зоне которого произошло устойчивое КЗ. Недостаток такого алгоритма работы защит в том, что повторно возможно включение выключателя на устойчивое КЗ, так как не проверяется отсутствие КЗ в отключенной контактной сети.

Раскрытие изобретения

Таким образом, задачей изобретения является определение устойчивого КЗ на одном (или на обоих) питающих линиях контактной сети и соответственно для них устанавливается запрет АПВ.

Технический результат: повышение надежности автоматического повторного включения (АПВ) питающих линий контактной сети переменного тока двухпутного участка при аварийном отключении контактной сети. Функции АПВ1 и АПВ2 подробно раскрыты в [1, 3]. Обычно АПВ1 - быстродействующее АПВ с временем 0,5…0,7 сек, а АПВ2 - называют штатным АПВ с временем 5-7 сек. Как указано в [1], перед АПВ1 предусмотрена проверка устойчивого (проходящего) КЗ по остаточному напряжению контактной сети, генерируемому фазорасщепителем электровоза в режиме выбега, а перед АПВ2 предусмотрена проверка устойчивого (проходящего) КЗ по наведенному напряжению. Далее будем рассматривать состояние выключателей только перед АПВ2, когда отключены оба выключателя, и анализировать наведенное напряжение. В [4] рассмотрено устройство определения устойчивого (проходящего) КЗ по наведенному напряжению, но это сделано только для выключателя питающей линии, у которой установлен трансформатор напряжения, причем для оценки магнитной составляющей используются гармоники тока электровозов. В [5] для оценки магнитной составляющей различают две уставки по напряжению. Одним словом, для оценки магнитной составляющей необходимо использовать ее специальные признаки, что усложняет процедуру определения устойчивого (проходящего) КЗ.

В настоящем изобретении устанавливается второй трансформатор напряжения на вторую питающую линию, что кардинально упрощает определение устойчивого(проходящего) КЗ и теперь появилась возможность рассматривать АПВ2 сразу для обоих выключателей.

Итак, задача изобретения - повышение надежности АПВ питающих линии контактной сети путем определения устойчивого (проходящего) КЗ и упрощение схемного решения.

В послеаварийной ситуации возможны следующие варианты отключенных обоих выключателей смежных питающих линий контактной сети:

1. Как правило, после КЗ в контактной сети отключаются все выключатели питающих линий контактной сети межподстанционной зоны;

2. Изначально по каким-то причинам АПВ1 может быть выведено;

3. Если определено устойчивое КЗ при работе АПВ 1, то него подается запрет, и оба выключателя остаются отключенными;

4. Работает АПВ 1, но включение выключателя - не успешное.

Во всех указанных случаях остаются отключенными оба выключателя и в этих ситуациях успешно работает настоящее Изобретение. В указанных случаях отсутствует магнитная составляющая в наведенном напряжении, что значительно упрощает определение устойчивого (проходящего) КЗ по электрической составляющей наведенного напряжения. Укажем, что наведенное напряжение от линии ДПР (два провода - рельс) характеризует электрическое влияния, так как нагрузка линии ДПР очень мала. Итак, новизна Изобретения состоит в том, что более надежно и более просто определяется факт устойчивого или проходящего КЗ на двух смежных питающих линиях контактной сети, так как:

1) достаточно просто выделяется электрическая составляющая наведенного напряжения путем формирования двух отключенных выключателей питающих линий контактной сети и в этом случае нет магнитной составляющей в наведенном напряжении;

2) по величине наведенного напряжения электрической составляющей возможно одновременно на двух питающих линиях контактной сети определить: устойчивое КЗ, если наведенное напряжение близко к нулю (обычно - не более 25…100 В) или проходящее КЗ, если наведенное 500 В и более.

Принимаем за прототип - изобретение [5], в соответствие с которым рассматривается АПВ питающих линий контактной сети двухпутного участка системы 25 кВ и 2×25 кВ с постом секционирования на разъединителях, работающее по величине наведенного напряжения с использованием первого трансформатора напряжения, установленного на выключателе со стороны первой питающей линии контактной сети для контроля наведенного напряжения в отключенной контактной сети.

Для реализации задачи изобретения устанавливают второй трансформатор напряжения на выключателе со стороны второй смежной питающей линии контактной сети и

- после аварийного отключения выключателей первой и второй питающих линий контактной сети подстанции и затем отключения всех управляемых разъединителей поста секционирования в безтоковую паузу

- замеряют наведенное напряжение в контактной сети (Uнав.ф1, Uнав.ф2) установленными трансформаторами напряжения и,

- если отключены оба выключателя питающих линий, то определяется справедливость следующих неравенств

где Uнав.о1, Uнав.о2 - начальные условия наведенного напряжения на питающих линиях контактной сети,

и при выполнении неравенств (1) и (2) выключатели питающей линии контактной сети включается по АПВ2, а в противном случае устанавливается запрет АПВ2 на тот выключатель, для которого не соблюдается неравенство (1), и тогда не включается выключатель первой линии, или неравенство (2), и тогда не включается выключатель второй линии.

Краткое описание чертежей

На Фигуре представлена схема реализации АПВ2 выключателе контактной сети.

Осуществление изобретения

Для пояснения работы изобретения представим вариант схемы реализации АПВ2 выключателе контактной сети, на которой даны следующие обозначения.

1 - шины 27,5 кВ тяговой подстанции;

2 - выключатель первой питающей линии контактной сети (Q2);

3 - то же смежной второй линии (Q3);

4 - выключатель линии ДПР;

5 и 6 - контактная сеть первого и второго смежного путей железной дороги;

7 - линия ДПР;

8 - пост секционирования на разъединителях;

9 и 10 - первый и второй трансформаторы напряжения ТН-27,5 кВ у выключателей 2 и 3 питающих линий контактной сети;

11, 12- размыкающие блок контакты выключателей 2 и 3;

13 и 14 - выходные замыкающие контакты реле напряжений 15 и 16;

15 и 16 - катушки реле напряжения трансформаторов напряжения 9 и 10.

Схема работает следующим образом.

Если отключены оба выключателя 2 и 3 питающих линий контактной сети, то наведенное напряжение только от линии ДПР с электрическим влиянием, магнитное влияние отсутствует. Поэтому при выполнении неравенств (1) и (2) включаются по АПВ2 оба выключателя. Если (1) и (2) выполняется только для одного выключателя, то по АПВ2 включается только этот выключатель. Указанное реализуется в схеме, обозначенной б).

При замкнутых блокконтактах 11 и 12 (оба выключателя отключены) АПВ2 включает выключатель 2 (Q2), если замкнут контакт 13 реле 15 (то есть отсутствует КЗ на первой питающей линии и соблюдается неравенство (1)). Аналогично включается по АПВ2 выключатель 3 (Q3), если замкнут контакт 14.

Измерения наведенного напряжения выполняют после отключения разъединителей поста секционирования, то есть через 2-3 сек после отключения выключателей тяговых подстанций.

Начальные условия наведенного напряжения на первой и второй питающих линиях контактной сети (Uнав.о1, Uнав.о2) заранее определяются путем измерений на отключенных линиях при отсутствии КЗ и при наиболее вероятной схеме питания линии ДПР. По опыту измерений на Горьковской предлагаем Uнав.о1=Uнав.о2=500 В. Для каждой конкретной межподстанционной зоны указанное значение может корректироваться.

Опыт установки двух трансформаторов напряжения на смежных питающих линиях контактной сети уже есть, например, питающие линии №7 и №8 тяговой подстанции Горький-Сортировочная с выключателями, на которых установлены трансформаторы ТН-27 кВ, 5 кВ.

Если перед измерениями наведенного напряженияодин из выключателей (2 или 3) тяговой подстанции включен, то тогда придется использовать изобретение [5].

Технико-экономический эффект состоит в том, что на межподстанционной зоне с постом секционирования на разъединителях исключаются включения выключателей на устойчивое КЗ, что снижает вероятность пережога контактной сети [2] и увеличивает ресурс выключателей и трансформаторов.

Литература

1. Герман Л.А., Субханвердиев К.С., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока, и Н. Новгород, филиал СамГУПС в Н. Новгороде, 2019. 234 с.

2. Фигурнов Е.П. Релейная защита Ч. 2. М.: ГОУ УМЦ, 2009, 604 с.

3. Терминал интеллектуальный присоединений 27,5 кВ ИнТер-27,5-ФКС. Руководство по эксплуатации АВО93-00-000-00_01РЭ.

4. Патент №2498328 от 19 апреля 2012 Способ управления автоматическим повторным включением выключателя фидера с контролем короткого замыкания в контактной сети (Герман Л.А., Герман В.Л.). Опубл. 10.11.2013. Бюл.№31.

5. Патент №2531025 от 07.09.2012. Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети переменного тока двухпутного участка железной дороги. (Герман Л.А., Герман В.Л. и др.). Опубл.20.10.2014. Бюл. №29.

Изобретение относится к системе автоматизации электроснабжения электрических железных дорог переменного тока, а именно к автоматизации выключателей питающих линий контактной сети с постами секционирования на разъединителях. Технический результат: повышение надежности автоматического повторного включения (АПВ) питающих линий контактной сети переменного тока двухпутного участка при аварийном отключении контактной сети. Сущность: способ автоматического повторного включения (АПВ) питающих линий контактной сети двухпутного участка системы 25 кВ с постом секционирования на разъединителях работает по величине наведенного напряжения и использует первый трансформатор напряжения, установленный на выключателе со стороны первой питающей линии контактной сети, для контроля наведенного напряжения в отключенной контактной сети, и второй трансформатор напряжения, установленный на выключателе со стороны второй смежной питающей линии контактной сети. После аварийного отключения выключателей первой и второй питающих линий контактной сети подстанции и отключения всех управляемых разъединителей поста секционирования в бестоковую паузу замеряют наведенное напряжение в контактной сети (Uнав.ф1, Uнав.ф2) установленными трансформаторами напряжения. Определяется справедливость следующих неравенств:

где Uнав.о1, Uнав.о2 - начальные условия наведенного напряжения на первой и второй питающих линиях контактной сети. При выполнении неравенств (1) и (2) выключатели питающих линий контактной сети включается по АПВ2. В противном случае устанавливается запрет АПВ2 на тот выключатель, для которого не соблюдается неравенство (1) или (2). 1 ил.

Способ автоматического повторного включения (АПВ) питающих линий контактной сети двухпутного участка системы 25 кВ с постом секционирования на разъединителях, работающий по величине наведенного напряжения, с использованием первого трансформатора напряжения, установленного на выключателе со стороны первой питающей линии контактной сети для контроля наведенного напряжения в отключенной контактной сети, отличающийся тем, что

- устанавливают второй трансформатор напряжения на выключателе со стороны второй смежной питающей линии контактной сети и

- после аварийного отключения выключателей первой и второй питающих линий контактной сети подстанции и затем отключения всех управляемых разъединителей поста секционирования в бестоковую паузу замеряют наведенное напряжение в контактной сети (Uнав.ф1, Uнав.ф2) установленными трансформаторами напряжения и,

- если отключены оба выключателя питающих линий, то определяется справедливость следующих неравенств:

где Uнав.о1, Uнав.о2 - начальные условия наведенного напряжения на первой и второй питающих линиях контактной сети,

и при выполнении неравенств (1) и (2) выключатели питающих линии контактной сети включается по АПВ2, а в противном случае устанавливается запрет АПВ2 на тот выключатель, для которого не соблюдается неравенство (1), и тогда не включается выключатель первой линии, или неравенство (2), и тогда не включается выключатель второй линии.